Микоплазмы не имеют клеточной стенки. Микоплазмы. Синтетический геном микоплазмы
Антропонозные бактериальные инфекции человека, поражающие органы дыхания или мочеполовой тракт.
Микоплазмы относятся к классу Mollicutes, который включает 3 порядка: Acholeplasmatales, Mycoplasmatales, Anaeroplasmatales.
Впервые микоплазмы были обнаружены французскими ученьщи Нокаром и Ру в 1898 г. в фильтрате плевральной жидкости коров, больных плевропневмонией. Поэтому первоначально их назвали возбудителями плевропневмонии - РРО (pleuropneumonia organisms). В дальнейшем сходные с РРО организмы были найдены у человека и животных при различных патологических состояниях: заболеваниях ревматического характера, инфекциях дыхательных путей, воспалении мочеполовой системы. Все они были обозначены как PPLO - организмы, сходные с возбудителями плевропневмонии (pleuropneumonia like organisms).
Микоплазмы имеют различную форму: сферическую, овальную, тонких нитей и звезд. По размерам большие из них приближаются к бактериям, мельчайшие (125- 150 нм) могут, как и вирусы, проходить через поры фарфоровых фильтров. Микоплазмы не имеют клеточной стенки и окружены тонкой трехслойной цитоплазматической мембраной, состоящей из липопротеидов. В отличие от вирусов они содержат как ДНК, так и РНК; их можно выращивать на искусственных питательных средах при добавлении лошадиной сыворотки. По классификации Берджи микоплазмы отнесены к группе 19. Микоплазмы широко распространены в природе. Их выделяют из почвы, сточных вод, от животных и человека. Известны микоплазмы, обитающие на слизистых оболочках рта и половых путей.
Микоплазмы по своей морфологии и биологии сходны со стабильными L-формами бактерий. Поэтому предполагают, что микоплазмы возникли в результате генетических- мутаций из бактерий, лишившихся клеточной стенки.
Морфология: Отсутствие ригидной клеточной стенки, полиморфизм клеток, пластичность, осмотическую чувствительность, резистентность к различным агентам, подавляющим синтез клеточной стенки, в том числе к пенициллину и его производным. Грам «-», лучше окрашиваются по Романовскому-Гимзе; различают подвижные и неподвижные виды. Клеточная мембрана находится в жидкокристаллическом состоянии; включает белки, погруженные в два липидных слоя, основной компонент которых - холестерин.
Культуральные свойства . Хемоорганотрофы, основной источник энергии - глюкоза или аргинин. Растут при температуре 30С. Большинство видов - факультативные анаэробы; чрезвычайно требовательны к питательным средам и условиям культивирования. Питательные среды (экстракт говяжьего сердца, дрожжевой экстракт, пептон, ДНК, глюкоза, аргинин).
Культивируют на жидких, полужидких и плотных питательных средах.
Биохимическая активность : Низкая. Выделяют 2 группы микоплазм: 1. разлагающие с образованием кислоты глюкозу, мальтозу, маннозу, фруктозу, крахмал и гликоген; 2.окисляющие глутамат и лактат, но не ферментирующие углеводы. Все виды не гидролизуют мочевину.
Антигенная структура: Сложная, имеет видовые различия; основные АГ представлены фосфо- и гликолипидами, полисахаридами и белками; наиболее иммунногенны поверхностные АГ, включающие углеводы в составе сложных гликолипидных, липогликановых и гликопротеиновых комплексов.
Факторы патогенности: адгезины, токсины, ферменты агрессии и продукты метаболизма. Адгезины входят в состав поверхностных АГ и обуславливают адгезию на клетках хозяина. Предполагают наличиенейротоксина у некоторых штаммов М. pneumoniae, так как часто инфекции дыхательных путей сопровождают поражения нервной системы. Эндотоксины выделены у многих патогенных микоплазм. У некоторых видов встречаются гемолизины. Среди ферментов агрессии основными факторами патогенности являются фосфолипаза А и аминопептидазы, гидролизующие фосфолипиды мембраны клетки. Протеазы, вызывающие дегрануляцию клеток, в том числе и тучных, расщепление молекул AT и незаменимых аминокислот.
Эпидемиология : М. pneumoniae колонизирует слизистую оболочку респираторного тракта; M. hominis, M. genitalium u U. urealyticum - «урогенитальные микоплазмы» - обитают в урогенитальном тракте.
Источник инфекции - больной человек. Механизм передачи - аэрогенный, основной путь передачи - воздушно-капельный.
Патогенез: Проникают в организм, мигрируют через слизистые оболочки, прикрепляются к эпителию через гликопротеиновые рецепторы. Микробы не проявляют выраженного цитопатогенного действия, но вызывают нарушения свойств клеток с развитием местных воспалительных реакций.
Клиника : Респираторный микоплазмоз - в форме инфекции верхних дыхательных путей, бронхита, пневмонии. Внереспираторные проявления: гемолитическая анемия, неврологические расстройства, осложнения со стороны ССС.
Иммунитет : для респираторного и урогенитального микоплазмоза характерны случаи повторного заражения.
Микробиологическая диагностика
Мазки из носоглотки, мокрота, бронхиальные смывы. При урогенитальных инфекциях исследуют мочу, соскобы с уретры, влагалища.
Для лабораторной диагностики микоплазменных инфекций используют культуральный, серологический и молекулярно-генетический методы.
При серодиагностике материалом для исследования служат мазки-отпечатки тканей, соскобы из уретры, влагалиша, в которых можно обнаружить АГ микоплазм в прямой и непрямой РИФ. Микоплазмы иуреаплазмы выявляются в виде зеленых гранул.
АГ микоплазм могут быть обнаружены также в сыворотке крови больных. Для этого используют ИФА.
Для серодиагностики респираторного микоплазмоза определяют специфические AT в парных сыворотках больного. При урогенитальных микоплазмозах в ряде случаев проводят серодиагностику, ATопределяют чаше всего в РПГА и ИФА.
Лечение
Антибиотики. Этиотропная химиотерапия.
Профилактика
Неспецифическая.
Микоплазмы - мелкие прокариоты, лишённые истинной клеточной стенки и не способные синтезировать её компоненты. Функции клеточной стенки у микоплазм выполняет трёхслойная ЦПМ.
Поэтому микоплазмы относят к отделу Tenericuies (буквально «нежнокожие») семейства Mycoplasmataceae класса Mollicutes (буквально «мягкокожие»), объединяющего микоплазмы, ахолеплазмы, спиронлазмы, анаэроплазмы и уреаплазмы.
Микоплазмы отличает полиморфизм, обусловленный отсутствием ригидной клеточной стенки. Микоплазмы образуют кокковидные, ветвящиеся, крупные многоядерные формы, а также псевдомицелий, обусловливающий их название [от греч. mykes, гриб, + plasma, нечто имеющее форму].
Микоплазмы размножаются бинарным делением, подобно большинству бактерий, особенно после образования мелких кокковидных образований (элементарные тельца, ЭТ) в нитевидных структурах.
Микоплазмы способны к почкованию и сегментации. Минимальной репродуцирующейся единицей считают ЭТ (0,7-0,2 мкм). Основной компонент клеточной мембраны - холестерин.
Микоплазмы не способны к образованию холестерина и утилизируют его из тканей или питательных сред, дополненных их внесением. По Граму окрашиваются отрицательно, но лучшие результаты даёт окраска по Романовскому-Гимзе.
Микоплазмы требовательны к условиям культивирования: в питательные среды необходимо вносить нативную сыворотку, холестерин, нуклеиновые кислоты, углеводы, витамины и различные соли. На плотных средах образуют характерные мелкие полупрозрачные колонии с приподнятым зернистым центром, придающим им вид «яичницы-глазуньи».
На средах с кровью некоторые виды микоплазм дают а- и бета-гемолиз. В полужидких средах микоплазмы растут по линии укола, формируя дисперсные, крош-коватые колонии. В жидких средах приводят к незначительному помутнению или опалесценции; некоторые штаммы способны образовывать тончайшую жирную плёнку.
У человека выделяют представителей родов Mycoplasma , Ureaplasma и Acholeplasma, включающих патогенные и сапрофитические виды.
Для микоплазм характерен чрезвычайно выраженный полиморфизм, обусловленный в первую очередь отсутствием твердой клеточной стенки, присущей бактериям, а также сложным циклом развития. Мельчайшие структурные элементы, способные к репродукции в искусственных питательных средах, принято называть минимальными репродуктивными единицами. На форму и размеры минимальных репродуктивных единиц, а также клеточных элементов разных стадий развития существенно влияют условия культивирования, физико-химические свойства питательных сред, особенности штамма и количество пассажей на средах, техника приготовления, фиксации и окраски препаратов и другие факторы.
В связи с тем, что микоплазмы не имеют клеточной стенки, их мембрана и цитоплазма легко повреждаются химическими реактивами, употребляемыми для фиксации и окраски препаратов. Особенно чувствительны к воздействиям факторов внешней среды клетки микоплазм па ранних стадиях развития.
В мазках из пораженных органов и из выращенных в среде культур микоплазмы представлены округлыми, овальными и кольцевидными образованиями. Иногда встречаются коккобациллярные и похожие на бактерии формы. Отдельные виды микоплазм (М. mycoides var. mycoides, М. mycoides var. capri, М. agalacliae) в органах и па питательных средах формируют нитевидные мицелиальные формы.
Электронно-микроскопическими исследованиями и путем фильтрования выращенных культур через мембранные фильтры с известным диаметром нор было показано, что в одной и той же культуре имеются различные по форме и величине образования, способные к репродукции (рис. 1). При исследовании различных видов микоплазм, выделенных из органов животных и человека, а также объектов внешней среды было установлено, что величина элементарных частиц колеблется от 125 до 600 им. В определителе Бердже размер клеток микоплазм исчисляется 125-200 нм. По данным Е. Freundt, величина минимальных репродуктивных единиц микоплазм колеблется между 250-300 нм. Другие авторы определили их размер в пределах 200-500-700 нм, а G. Wildfur, применив метод ультрафильтрации. - 100-150 нм. Следует отметить, что величина клеток микоплазм зависит не только от вида и штамма, но и от других факторов, влияющих на клетку.
Таким образом, размер минимальных репродуктивных единиц в культурах микоплазм варьирует в значительных пределах.
Микоплазмы относятся к классу Mollicutes , который включает 3 порядка (рис. 16.2): Acholeplasmatales , Mycoplasmatales , Anaeroplasmatales . Порядок Acholeplasmatales включает семейство Acholeplasmataceae с единственным родом Acholeplasma . Порядок Mycoplasmatales состоит из 2 семейств: Spiroplasmataceae с единственным родом Spiroplasma и Mycoplasmataceae , включающего 2 рода: Mycoplasma и Ureaplasma . Недавно выделенный порядок Anaeroplasmatales состоит из семейства Anaeroplasmataceae , включающего 3 рода: Anaeroplasma , Asteroplasma , Termoplasma . Термином «микоплазмы», как правило, обозначают все микробы семейств Mycoplasmataceae и Acholeplasmataceae.
Морфология. Отличительной особенностью является отсутствие ригидной клеточной стенки и ее предшественников, что обуславливает ряд биологических свойств: полиморфизм клеток, пластичность, осмотическую чувствительность, способность проходить через поры с диаметром 0,22 мкм. Они не способны синтезировать предшественников пептидогликана (мураминовую и диаминопимелиновую кислоты) и окружены лишь тонкой трехслойной мембраной толщиной 7,5-10,0 нм. Поэтому их выделили в особый отдел Tenericutes, класс Mollicutes («нежная кожа»), порядок Mycoplasmatales. Последний включает ряд семейств, в том числе Mycoplasmataceae. К этому семейству относятся патогенные микоплазмы (вызывают заболевания у людей, зверей и птиц), условно-патогенные (очень часто бессимптомными носителями их являются культуры клеток) и микоплазмы-сапрофиты. Микоплазмы – наиболее мелкие и просто организованные прокариоты, способные к автономному размножению, а минимальные элементарные тельца, например Acholeplasma laidlawii, по размерам сопоставимы с минимальной исходной клеткой-прогенотой. Согласно теоретическим расчетам, простейшая гипотетическая клетка, способная автономно размножаться, должна иметь диаметр около 500 ангстрем, содержать ДНК с м. м. 360 000 Д и около 150 макромолекул. Элементарное тельце A. laidlawii имеет диаметр около 1000 ангстрем, т. е. всего в 2 раза больше, чем гипотетическая клетка, содержит ДНК с м. м. 2 880 000 Д, т. е. осуществляет гораздо больше метаболических процессов, и содержит не 150, а около 1200 макромолекул. Можно полагать, что микоплазмы являются наиболее близкими потомками исходных прокариотных клеток.
Рис. . Формирование колонии микоплазмы на плотной среде (Прокариоты. 1981, т. II)
А. Вертикальный срез агара перед посевом (а – пленка воды, б – нити агара). Б. Капля, содержащая жизнеспособные микоплазмы, нанесена на поверхность агара.
В. Через 15 мин. после посева капля адсорбирована агаром.
Г. Приблизительно через 3-6 ч после посева. Жизнеспособная частица проникла в агар.
Д. Приблизительно через 18 ч после посева. Маленькая сферическая колония сформировалась ниже поверхности агара. Е. Приблизительно через 24 ч после посева. Колония достигла поверхности агара.
Ж. Приблизительно через 24-48 ч после посева. Колония достигла свободной водной пленки, образуя периферическую зону (г – центральная зона, в – периферическая зона колонии)
Резистентность к различным агентам, подавляющим синтез клеточной стенки, в том числе к пенициллину и его производным, множественность путей репродукции (бинарное деление, почкование, фрагментация нитей, цепочечных форм и шаровидных образований). Клетки размером 0,1-1,2 мкм, грамотрицательны, но лучше окрашиваются по Романовскому – Гимзе; различают подвижные и неподвижные виды. Минимальной репродуцирующейся единицей является элементарное тельце (0,7 – 0,2 мкм) сферическое или овальное, позднее удлиняющееся вплоть до разветвленных нитей. Клеточная мембрана находится в жидкокристаллическом состоянии; включает белки, мозаично погруженные в два липидных слоя, основной компонент которых – холестерин. Размер генома наименьший среди прокариот (составляет "/ 16 генома риккетсий); обладают минимальным набором органелл (нуклеоид, цитоплазматическая мембрана, рибосомы). Соотношение ГЦ-пар в ДНК у большинства видов низкое (25-30 мол.%), за исключением М. pneumoniae (39 – 40 мол.%). Теоретический минимум содержания ГЦ, необходимый для кодирования белков с нормальным набором аминокислот, равен 26 %, следовательно, микоплазмы находятся у этой грани. Простота организации, ограниченность генома определяют ограниченность их биосинтетических возможностей.
Культуральные свойства. Хемоорганотрофы, у большинства видов метаболизм бродильный; основной источник энергии – глюкоза или аргинин. Растут при температуре 22 – 41 °С (оптимум – 36-37 °С); оптимум рН – 6,8-7,4. Большинство видов – факультативные анаэробы; чрезвычайно требовательны к питательным средам и условиям культивирования. Питательные среды должны содержать все предшественники, необходимые для синтеза макромолекул, обеспечивать микоплазмы источниками энергии, холестерином, его производными и жирными кислотами. Для этого используют экстракт говяжьего сердца и мозга, дрожжевой экстракт, пептон, ДНК, НАД в качестве источника пуринов и пиримидинов, которые микоплазмы синтезировать не могут. Дополнительно в среду вносятся: глюкоза – для видов, ферментирующих ее, мочевина – для уреаплазм и аргинин – для видов, не ферментирующих глюкозу. Источником фосфолипидов и стиролов служит сыворотка крови животных, для большинства микоплазм – сыворотка крови лошади.
Осмотическое давление среды должно быть в пределах 10 – 14 кгс/см 2 (оптимальное значение – 7,6 кгс/см 2), что обеспечивается введением ионов К + и Na + . Виды, ферментирующие глюкозу, лучше растут при более низких значениях рН (6,0-6,5). Требования к аэрации различны у различных видов, большинство видов лучше растет в атмосфере, состоящей из 95 % азота и 5 % углекислого газа.
Микоплазмы размножаются на бесклеточных питательных средах, но для своего роста большинство из них нуждается в холестерине, который является уникальным компонентом их мембраны (даже у микоплазм, не требующих для своего роста стеролов), в жирных кислотах и нативном белке. Для выделения культур могут быть использованы жидкие и плотные питательные среды. Рост в жидких средах сопровождается едва видимым помутнением, на плотных средах с дрожжевым экстрактом и лошадиной сывороткой формирование колоний происходит следующим образом (см. рис.). В связи с их малыми размерами и отсутствием ригидной клеточной стенки микоплазмы способны проникать с поверхности агара и размножаться внутри его – в промежутках между нитями агара. При нанесении капли материала, содержащего микоплазмы, она проникает через имеющуюся на поверхности агара водную пленку и адсорбируется агаром, образуя небольшое уплотнение между его нитями. В результате размножения микоплазм, приблизительно через 18 ч, внутри сплетенных нитей агара формируется маленькая сферическая колония под поверхностью агара; она растет, и через 24-48 ч инкубации достигает поверхностной водной пленки, в результате чего образуются две зоны роста – мутный гранулярный центр, врастающий в среду, и плоская ажурная полупросвечивающая периферическая зона (вид глазуньи). Колонии мелкие, диаметром от 0,1 до 0,6 мм, но могут быть и меньшего (0,01 мм) и большего (4,0 мм) диаметра. На кровяном агаре очень часто вокруг колоний наблюдаются зоны гемолиза, обусловленного действием образующейся Н 2 О 2 . Колонии некоторых видов микоплазм способны адсорбировать на своей поверхности эритроциты, эпителиальные клетки различных животных, клетки культур тканей, сперматозоиды человека и некоторых животных. Адсорбция лучше происходит при 37 °С, менее интенсивно – при 22 °С и специфически угнетается антисыворотками. Температурный оптимум для роста микоплазм 36-37 °С (диапазон 22-41 °С), оптимальная рН 7,0 или слегка кислая, или слегка щелочная. Большинство видов – факультативные анаэробы, хотя лучше растут в аэробных условиях, некоторые виды – аэробы; немногие – лучше растут в анаэробных условиях. Микоплазмы неподвижны, но отдельные виды обладают скользящей активностью; являются хемоорганотрофами, в качестве главного источника энергии используют либо глюкозу, либо аргинин, редко – оба вещества, иногда – ни то, ни другое. Они способны ферментировать галактозу, маннозу, гликоген, крахмал с образованием кислоты без газа; протеолитическими свойствами не обладают, лишь некоторые виды разжижают желатин и гидролизуют казеин.
Для культивирования пригодны куриные эмбрионы, которые погибают после 3 – 5 пассажей.
Резистентность. Из-за отсутствия клеточной стенки микоплазмы более чувствительны, чем другие бактерии, к воздействию механических, физических и химических факторов (УФ облучению, действию прямых солнечных лучей, рентгеновскому облучению, изменению рН среды, к Действию высокой температуры, высушиванию). При нагревании до 50 °С погибают в течение 10-15 мин., очень чувствительны к обычным химическим дезинфектантам.
Семейство микоплазм насчитывает более 100 видов. Человек является естественным носителем не менее 13 видов микоплазм, которые вегетируют на слизистых оболочках глаза, дыхательных, пищеварительных и мочеполовых путей. В патологии человека наибольшую роль играют несколько видов Mycoplasma: М. pneumoniae, М. hominis, М. arthritidis, М. fermentans и, возможно, М. genitalium, и единственный вид рода Ureaplasma – U. urealyticum. Основное биохимическое отличие последнего от видов Mycoplasma заключается в том, что U. urealyticum обладает уреазной активностью, которой лишены все члены рода Mycoplasma (табл.3)
Патогенные для человека микоплазмы вызывают у него заболевания (микоплазмозы) дыхательных, мочеполовых путей и суставов с разнообразными клиническими проявлениями.
Таблица 3
|
Дифференциальные признаки некоторых патогенных для человека микоплазм |
|||||||||
|
Виды микоплазм |
Гидролиз |
Ферментация |
Фосфатаза |
Восстановление тетразолия аэробно/ анаэробно |
Отношение к эритромицину |
Сумма Г+Ц мол% |
Потребность в стероле для роста |
||
|
мочевины |
аргинина |
глюкозы (к) |
маннозы (к) | ||||||
Примечание, (к) – образование кислоты; ВР – высокорезистентны; ВЧ – высокочувствительны; (+) – признак положительный; (-) – признак отрицательный.
Биологические свойства .
Биохимическая активность. Низкая. Выделяют 2 группы микоплазм:
Разлагающие с образованием кислоты глюкозу, мальтозу, маннозу, фруктозу, крахмал и гликоген («истинные» микоплазмы);
Восстанавливающие соединения тетразолия, окисляющие глутамат и лактат, но не ферментирующие углеводы.
Все виды не гидролизуют мочевину и эскулин.
Уреаплазмы инертны к сахарам, не восстанавливают диазокрасители, каталаза-отрицательны; проявляют гемолитическую активность к эритроцитам кролика и морской свинки; продуцируют гипоксантин. Уреаплазмы секретируют фосфолипазы А р А 2 и С; протеазы, селективно действующие на молекулы IgA и уреазу. Отличительная особенность метаболизма – способность продуцировать насыщенные и ненасыщенные жирные кислоты.
Антигенная структура. Сложная, имеет видовые различия; основные АГ представлены фосфо - и гликолипидами, полисахаридами и белками; наиболее иммунногенны поверхностные АГ, включающие углеводы в составе сложных гликолипидных, липогликановых и гликопротеиновых комплексов. Антигенная структура может изменяться после многократных пассажей на бесклеточных питательных средах. Характерен выраженный антигенный полиморфизм с высокой частотой мутаций.
М. hominis в мембране содержит 9 интегральных гидрофобных белков, из которых лишь 2 более или менее постоянно присутствуют у всех штаммов.
У уреаплазм выделяют 16 сероваров, разделенных на 2 группы (А и В); основные антигенные детерминанты – поверхностные полипептиды.
Факторы патогенности. Разнообразны и могут значительно варьировать; основные факторы – адгезины, токсины, ферменты агрессии и продукты метаболизма. Адгезины входят в состав поверхностных АГ и обуславливают адгезию на клетках хозяина, что имеет ведущее значение в развитии начальной фазы инфекционного процесса. Экзотоксины в настоящее время идентифицированы лишь у нескольких непатогенных для человека микоплазм, в частности у М. neurolyticum и М. gallisepticum ; мишени для их действия – мембраны астроцитов. Предполагают наличие нейротоксина у некоторых штаммов М. pneumoniae, так как часто инфекции дыхательных путей сопровождают поражения нервной системы. Эндотоксины выделены у многих патогенных микоплазм; их введение лабораторным животным вызывает пирогенный эффект, лейкопению, геморрагические поражения, коллапс и отек легких. По своей структуре и некоторым свойствам они несколько отличаются от ЛПС грамотрицательных бактерий. У некоторых видов встречаются гемолизины (наибольшей гемолитической активностью обладает М. pneumoniae); большая часть видов вызывает выраженный р-гемолиз, обусловленный синтезом свободных кислородных радикалов. Предположительно микоплазмы не только сами синтезируют свободные кислородные радикалы, но и индуцируют их образование в клетках, что ведет к окислению мембранных липидов. Среди ферментов агрессии основными факторами патогенности являются фосфолипаза А и аминопептидазы, гид-ролизующие фосфолипиды мембраны клетки. Многие микоплазмы синтезируют нейраминидазу, которая осуществляет взаимодействие с поверхностными структурами клетки, содержащими сиаловые кислоты; кроме того, активность фермента нарушает архитектонику клеточных мембран и межклеточные взаимодействия. Среди прочих ферментов следует упомянуть протеазы, вызывающие дегрануляцию клеток, в том числе и тучных, расщепление молекул AT и незаменимых аминокислот, РНКазы, ДНКазы и тимидинкиназы, нарушающие метаболизм нуклеиновых кислот в клетках организма. До 20 % общей ДНКазной активности сосредоточено в мембранах микоплазм, что облегчает вмешательство фермента в метаболизм клетки. Некоторые микоплазмы (например, М. hominis) синтезируют эндопептидазы, расщепляющие молекулы IgA на интактные мономерные комплексы.
Эпидемиология. Микоплазмы широко распространены в природе. В настоящее время известно около 100 видов, они имеются у растений, моллюсков, насекомых, рыб, птиц, млекопитающих, некоторые входят в состав микробных ассоциаций организма человека. От человека выделяют 15 видов микоплазм; их перечень и Биологические свойства приведены в табл. . A. ladlawii и М. primatum редко выделяются от человека; 6 видов: М. pneunoniae , M . hominis , M . genitalium , М. fermentans (incognitis ), M . penetrans и U . urealyticum обладают потенциальной патогенностью. М. pneumoniae колонизирует слизистую оболочку респираторного тракта; М. hominis , M . genitalium и U . urealyticum – «урогенитальные микоплазмы» – обитают в урогенитальном тракте.
Источник инфекции – больной человек. Механизм передачи – аэрогенный, основной путь передачи – воздушно-капельный; восприимчивость высокая. Наиболее восприимчивы дети и подростки в возрасте 5 – 15 лет. Заболеваемость в популяции не превышает 4 %, но в закрытых коллективах, например в войсковых соединениях, может достигать 45 %. Пик заболеваемости – конец лета и первые осенние месяцы.
Источник инфекции – больной человек; уреаплазмы инфицируют 25 – 80 % лиц, ведущих активную половую жизнь и имеющих трех и более партнеров. Механизм передачи – контактный; основной путь передачи – половой, на основании чего заболевание включают в группу ЗППП; восприимчивость высокая. Основные группы риска – проститутки и гомосексуалисты; уреаплазмы значительно чаще выявляют у больных гонореей, трихомониазом, кандидозом.
Респираторный микоплазмоз
Респираторный микоплазмоз имеет глобальное распространение. По данным ВОЗ (1985), ежегодно болеет 8-15 млн. человек. Очень часто протекает в виде острой пневмонии (сегментарной, очаговой или интерстициальной). Основной возбудитель – М. pneumoniae, значительно реже - М. hominis, и очень редко заболевание дыхательных путей у детей в возрасте до 1 года вызывает U. urealyticum.
М. pneumoniae . Основные биологические и морфологические свойства типичны для рода Mycoplasma, однако имеется ряд отличительных признаков. По форме это короткие нити длиной 2-5 мкм, клетки обладают скользящей подвижностью. Размножаются путем бинарного деления и высвобождения элементарных телец из нитей. Свежеизолированные колонии часто лишены полупрозрачной периферической зоны, а имеют вид приподнятой кольцевидной гранулярной структуры диаметром 30-100 мкм. Растут медленнее, чем другие микоплазмы. Колонии появляются через 5-10 дней инкубации, иногда позднее. Требуется несколько последовательных пересевов, чтобы колонии приобрели вид «глазуньи». Колонии на плотной среде адсорбируют эритроциты, трахеальные эпителиальные клетки обезьян, крыс, морских свинок, кур, клетки некоторых культур (HeLa, куриных эмбриональных тканей и др.), а также сперматозоиды человека и быков. Рецепторы эритроцитов и эпителиальных клеток для М. pneumoniae разрушаются нейраминидазой; адсорбция клеток предотвращается, если микоплазмы обработать предварительно нейраминовой кислотой. М. pneumoniae вызывает гемагглютинацию эритроцитов человека и животных, обладает гемолитической активностью, обусловленной продукцией Н 2 О 2 ; митогенным действием в отношении Т - и В-лимфоцитов и цитотоксическим действием; высокочувствительна к эритромицину. В антигенном отношении вид М. pneumoniae представляет однородную группу, типоспецифических антигенов не обнаружено.
Резистентность к действию физических и химических факторов невелика.
Факторы патогенности: высокое сродство к эпителиальным клеткам дыхательных путей, гемадсорбционные, гемолитические, цитотоксические свойства микоплазм, их подвижность.
Эпидемиология. Источником инфекции является больной человек, а также носители, в том числе перенесшие болезнь в бессимптомной форме. Заражение происходит воздушно-капельным путем, так как возбудитель локализуется главным образом на клетках реснитчатого эпителия дыхательных путей. Респираторный микоплазмоз малоконтагиозное заболевание, что объясняется кратковременным сроком выживания возбудителя во внешней среде, поэтому для заражения требуется тесное и длительное общение с источником инфекции. Этим и обусловливается более высокая заболеваемость в организованных коллективах, в особенности во вновь организованных, где через 2-3 мес. заражается до 50% его членов. Болеют чаще лица в возрасте от 1 года до 30 лет.
Патогенез и клиника. Инкубационный период длится 7-14 дней, иногда до 25 дней. Возбудитель адсорбируется на слизистой оболочке верхних дыхательных путей, размножается и активно распространяется по слизистой оболочке трахеи и бронхов, достигает альвеолоцитов, внедряется в межальвеолярные перегородки. В результате повреждения клеток возникают перибронхиальные, периваскулярные и интерстициальные инфильтраты. Для микоплазменной пневмонии, которая развивается обычно постепенно, типичен сухой или со скудной мокротой длительный изнуряющий кашель; физикальные изменения в легких выражены слабо или отсутствуют, поэтому пневмония выявляется при рентгенологическом исследовании. Воспалительные инфильтраты рассасываются медленно – в течение 3-4 нед., иногда дольше. У детей раннего возраста нередко наблюдается двустороннее поражение легких. Течение болезни, как правило, доброкачественное.
Постинфекционный иммунитет после острой инфекции сохраняется в течение 5– 10 лет, иногда дольше. Он обусловлен как секреторными, так и гуморальными антимикробными антителами, а также сохраняющимися более продолжительный срок антителами, подавляющими метаболизм микоплазм, и клеточными элементами (макрофаги, Т-лимфоциты). После бессимптомных и стертых форм инфекции иммунитет кратковременный и слабо выражен.
Лабораторная диагностика. Поскольку атипические пневмонии имеют различную этиологию, решающая роль в их диагностике принадлежит лабораторным методам. Для диагностики респираторного микоплазмоза (микоплазменной пневмонии) используют бактериологические и серологические методы, а также выявление микоплазм и их идентификацию с помощью иммунологических приемов. Материалом для бактериологического исследования служат мокрота, слизь из глотки, плевральная жидкость, лаваж (от франц. lavage – промывать), смывы с поверхности бронхиол и альвеолярных структур легких, полученные при бронхоскопии. Для получения культур посевы производят на среды, содержащие все необходимые для роста микоплазм питательные вещества. Для угнетения роста сопутствующих бактерий в питательную среду добавляют пенициллин и ацетат таллия, к которым М. pneumoniae устойчива. Выделенную культуру идентифицируют на основании морфологических, культуральных свойств, признаков, указанных в табл. , а также с помощью диагностических иммунных сывороток, полученных путем иммунизации кроликов препаратами цитоплазматических мембран М. pneumoniae.
Руководство для врачей
Москва, 1999 г.
Редакционная коллегия: д.м.и., проф. В.Г. Нестеренко, к.б.н. В.А.Бехало, к.б.н. А.Н. Ловенецкий
Введение
Биология микоплазм
Респираторный микоплазмоз
Биология возбудителя
Эпидемиология
Клиника
Патогенез
Персистенция возбудителя и иммунитет
Лечение
Урогенитальные микоплазмозы
М. hominis. Биология.
U. urealyticum. Биология.
М. genitalium. Биология.
М. fermentans. Биология.
Эпидемиология
Патогенность
Лечение
Критерии санации
Заболевания суставов микоплазменной этиологии
Новые микоплазменные инфекции
Диагностика микоплазменных инфекций
Исследуемый материал
Культуральные методы
Наиболее часто используемые серологические методы:
Выявление антигенов
Выявление антител
Молекулярно-биологические методы
Сравнение чувствительности методов
Трактовка результатов
Достоинства и недостатки диагностических методов.
Приложение
Литература
Список сокращений.
АГ - антигены
AT - антитела
ВИЧ - вирус иммунодефицита человека
Г - гуанин
ГЛА - глютаровый альдегид
ИЛ-6 - интерлейкин-6
КББ - карбонат-бикарбонатный буфер
КОЕ - колониеобразующая единица
ПЦР - полимеразная цепная реакция
PA - ревматоидный артрит
РАГА - реакция агрегатгемагглютинации
РИФ - реакция иммунофлюоресценции
РПГА - реакция пассивной гемагглютинации
РФ - ревматоидный фактор
Ц – цитозин
УТТ - урогенитальный тракт
ФНО - фактор некроза опухоли
ФСБ - фосфатно-солевой буфер
ЦНС - центральная нервная система
ЦПД - цитопатическое действие
ЦТД - цитотоксическое действие
Введение
Заболевания человека, вызываемые микоплазмами, объединяют в группу микоплазмозов человека. Возбудители этой группы инфекций - микоплазмы являются самыми мелкими свободно живущими прокариотами. Они привлекают большое внимание исследователей по двум причинам:1) из-за своей уникальной организации
2) благодаря тому, что очень часто контаминируют культуры клеток, вызывают заболевания растений, животных и человека, оказывают влияние на размножение ряда вирусов, и в том числе онкогенных и ВИЧ, а также сами способны вызывать иммунодефицитное состояние.
По современной классификации микоплазмы относятся к классу Mollicutes отделаTenericutes царства Procariotae. Класс Mollicutes имеет 3 порядка: Acholeplasmat; Mycoplasmatales, Anaeroplasmatales. 1-й порядок включает одно семейство Acholeplasmataceae с одним родом Acholeplasma, 2-ой порядок состоит из двух семей Spiroplasmataceae с одним родом Spiroplasma и Mycoplasmataceae с двумя родами Mycoplasma и Ureaplasma. Недавно выделенный 3-й порядок включает семейство Anaeroplasmataceae с двумя родами Anaeroplasma и Asteroplasma.
Термином “микоплазмы” как правило, обозначают все микроорганизмы семейств Mycoplasmataceae и Acholeplasmataceae.
Биология микоплазм (6, 10)
Отличительными особенностями микоплазм, уникальными для прокариот являются:
1. Отсутствие ригидной клеточной стенки и ее предшественников, обусловливает ряд биологических свойств микоплазм: полиморфизм их клеток пластичность, осмотическую чувствительность, способность проходить через поры с диаметром 0,22 мкм, резистентность к различным агентам, подавляющим синтез клеточной стенки, и в том числе к пенициллину, его производным и синтетическим пенициллинам. Все микоплазмы грамотрицательны.
Полиморфизм микоплазм проявляется в том, что все колонии состоят разнообразных элементов: палочек, коккоподобных клеток, шаров различной оптической плотности, нитей разной длины (отсюда и название «микоплазмы»). Способы репродукции этих разнообразных структур множественны: почкование, сегментация ветвистых и цепочечных форм, бинарное деление, распад нитей на отдельные кокковидные элементы. Микоплазмы не образуют спор.
2. Малый размер генома - 500 - 1000 МД, наименьший для прокариот (1/16 генома E. coli. 1/10 генома риккетсий). Простота организации, размер генома определяют ограниченность биосинтетических возможностей микоплазм и, следовательно, их высокие требования к условиям культивирования.
3. Минимальное количество органелл - 3-х слойная цитоплазматическая мембрана, прокариотический нуклеоид и рибосомы.
4. Низкое соотношение Г+Ц пар в ДНК, у большинства видов 25 - 30%. Исключением является M.pneumoniae, у которой Г+Ц пары составляют 39 - 40%. Теоретический минимум содержания Г+Ц, необходимого для кодирования белков с нормальным аминокислотным набором равен 26%, поэтому многие эволюционисты полагают, что микоплазмы находятся на грани жизни.
6. Способность расти на различных питательных средах и образовывать на поверхности агара колонии диаметром 0,1 - 0,3 мм (микоплазмы) и 0,01 - 0,03 мм (уреаплазмы) с выпуклым, врастающим в агар центром и нежной, часто ажурной периферией. Типичные колонии похожи на яичницу-глазунью (fried egg).
7. Рост микоплазм в среде подавляется специфическими иммунными сыворотками, что выявляется в реакции нейтрализации или ингибиции роста, либо в реакции ингибиции метаболизма.
Мембраны микоплазм похожи на мембраны клеток эукариот, они асимметричны, внешний слой имеет большую толщину, чем внутренний.
Микоплазменная мембрана - это подвижная система, состоящая из 2-х белковых слоев (внешнего и внутреннего), погруженных во внутренний липидный слой. Внешний слой мембраны более текучий, чем внутренний. Белки в мембране составляют около 40%. Периферические белки легко вымываются из мембраны при изменении рН и ионной силы раствора, тогда как интегральные гидрофобные белки можно выделить только при обработке детергентами. Мембраны включают углеводсодержащие соединения: гликопротеиды, полисахариды и липополисахариды.На долю липидов приходится около 40 %, из них 60% - нейтральные липиды. Главный компонент последних - холестерин. Он является необходимой составляющей среды культивирования
Отсутствие ряда ферментных систем должно было бы поставить микоплазмы в чрезвычайно невыгодное положение при конкуренции с другими микроорганизмами. Однако следует иметь в виду, что клетки микоплазм очень тесно связаны с клетками хозяина, и отсутствие некоторых ферментных систем компенсируется наличием ферментов и механизмов, с помощью которых микоплазмы извлекают необходимые вещества из клеток высших организмов.
Основой современных представлений о филогении прокариот являются данные о первичной структуре рибосомной РНК, в частности 16S и 5S РНК, которые в эволюции являются наиболее консервативными биологическими макромолекулами. На основании такого анализа предполагается, что предки микоплазм отделились от клостридиальной ветви Грам-положительных бактерий, уже обладавших низким уровнем Г+Ц пар в ДНК. Высказывается предположение, что в процессе происхождения микоплазм от Грам-положительных бактерий главная роль принадлежала L-трансформации, т.е. L-форы являлись первичной и основной ступенью в дальнейшей эволюции микоплазм.
В настоящее время известно более 100 видов микоплазм (число обнаруживаемых видов постоянно растет). Микоплазмы выделяют из растений, от моллюсков, насекомых рыб, птиц и млекопитающих. Человек является естественным хозяином по крайней мере 14 видов микоплазм: М. buccale, M. faucium, M. fermentans, M. genitalium, M. Lipophilum, М. orale, M. hominis, M. salivanura, M. penetrans, M. pirum, M. pneumoniae, M. spermatofilium, U. urealyticum, Acholeplasma laidlavii . Биологические свойства этих видов микоплазм приведены в таблице 1. Реже от человека выделяют М. primatum и другие виды, естественными хозяевами которых принято считать различных животных.
Таблица 1.
Биологические свойства микоплазм, выделяемых от человека.
| Виды | Метаболизм аргинина или глюкозы | Взаимодействие с эритроцитами | Редукция тетразола | Формирование плёнок и пятен на поверхности среды | Фосфатазная активность |
|
| Гемадсорбция | Гемолиз и гемагглютинация |
|||||
| M. pneumoniae | Глюкоза | + | + | + | - | - |
| M. hominis | Аргинин | - | - | - | - | - |
| M. genitalium | Глюкоза | + | - | Слабая в аэробн. усл. + анаэроб. | - | - |
| M. fermentans | Аргинин, глюкоза | - | - | - | + | + |
| M. salivarium | Аргинин | + (эритр. барана, челов.) | + | - | + | - |
| M. orale | Аргинин | - | - | - | - | - |
| M. buccale | Аргинин | - | - | - | - | - |
| M. facium | Аргинин | - | - | - | + | - |
| M. lipophilum | Аргинин | - | - | - | + | - |
| M. arthritidis | Аргинин | - | - | - | - | + |
| M. penetrans | Аргинин, глюкоза | + | Слабый b- гемолиз | - | - | + |
| M. pirum | Аргинин, глюкоза | - | - | Слабая в аэробн. и анаэробн. усл. | - | - |
| M. primatum | Аргинин | - | - | - | - | - |
| U. urealytycum | Мочевина | + | + (эритр. кролика и морской свинки) | - | - | - |
| Acholeplasma laidlavii | глюкоза | + | + | - | - | - |
Проникновение и взаимодействие с клеткой. Микоплазмы проникают в организм воздушно-капельным или контактными путями, в том числе половым, преодолевают слизистый слои, покрывающий эпителий и достигают клеток эпителиальных тканей, вероятно, с помощью хемотаксиса.
Некоторые виды микоплазм обладают микроворсинками и специальными терминальными структурами, содержащими актиноподобный белок, с помощью которых микоплазмы активно двигаются и прикрепляются к клеткам инфицированного организма. Микоплазмы могут адсорбироваться практически на любых клетках эукариот, размножаться на их поверхности и в межклеточных пространствах в непосредственной близости от клеточных мембран. Контакт между мембранами микоплазм и мембранами клеток хозяина настолько тесный, что есть основания говорить в некоторых случаях о слиянии контактирующих мембран. Способность к такому слиянию рассматривается как один из факторов патогенности микоплазм. Процесс прикрепления микоплазм к клеткам хозяина состоит, по-видимому, из двух фаз. Первая - фаза неспецифического взаимодействия - осуществляется в результате броуновского движения микоплазм и случайных столкновений с клетками хозяина. Следующая фаза - лиганд-рецепторное взаимодействие - достаточно подробно изучена у некоторых видов микоплазм. Известно, что главным адгезином М. pneumoniae является белок Р1 с молекулярной массой 160 kD, хотя и другие белки с меньшей молекулярной массой также принимают участие в связывании. Некоторые виды микоплазм взаимодействуют с клеткой хозяина по типу липид-липидного прилипания, при этом показана возможность обмена отдельными фрагментами контактирующих мембран. Установлено также, что в адгезии микоплазм участвуют гидрофобные связи. Природа рецепторов в мембране клеток-мишеней хозяина также активно исследуется. Так, показано, что в мембране эритроцитов это сиалогликопротеины. Связывание микоплазм с рецепторами гликопротеиновой природы может привести к нарушению нормальных физиологических функций этих рецепторов, клеточных контактов, клеточной кооперации и взаимодействия между клетками в процессе роста, изменению архитектоники мембран и ионного транспорта через мембрану.
В результате взаимодействия микоплазм и клеток может происходить изменение антигенного профиля взаимодействующих мембран и, как следствие, индукция различных аутоиммунных реакций. Адсорбция микоплазм на лимфоцитах может привести к неспецифической поликлональной активации Т- и В-клеток и к последующему развитию аутоиммунных реакций, либо к подавлению пролиферации лимфоцитов и, следовательно, иммуносупрессивному эффекту.
Прочное связывание микоплазм с клеткой обеспечивает их устойчивость к механическому движению ресничек клеток мерцательного эпителия, а преимущественное расположение адсорбировавшихся микоплазм в инвагинатах клетки-хозяина защищает от действия антител, что способствует их длительной персистенции.
По всей видимости, не существует какой-либо другой группы прокариот, сведения о патогенетической роли которых были бы столь разноречивы и запутаны. Большинство видов микоплазм человека являются, по-видимому, коменсалами здоровых людей. Другие виды (М. pneumoniae, M. hominis, U. urealyticum, M. fermentans, М. penetrans,) обладают потенциальной патогенностью.
В силу эволюционной продвинутости микоплазмы, вероятно, нужно рассматривать как следующую генерацию бактериальных патогенов, и для правильного и полного понимания их потенциальной патогенетической роли необходимо разработать новые подходы.
Чувствительность к антибиотикам. Ввиду отсутствия клеточной стенки микоплазмы устойчивы ко всем препаратам, действие которых связано с биосинтетическими процессами белков клеточной стенки и чувствительны к ингибиторам синтеза мембранных и внутрицитоплазматических белков. Они чувствительны к антибиотикам тетрациклинового ряда, макролидам, линкозаминам, аминогликозидам и хинолонам. Данные о чувствительности трех видов микоплазм к антибиотикам in vitro приведены в табл. 2 .
Все три вида микоплазм высоко чувствительны к тетрациклинам, наиболее эффективны доксициклин, вибромицин и миноциклин. Все микоплазмы чувствительны к новейшим хинолонам.
Таблица 2.
Относительная чувствительность in vitro M. hominis. U. urealyticum и М. pneumoniae к антибиотикам,
ингибирующим рост микоплазм (составлено по сводным данным)
| Антибиотики, мкг/мл | М. hominis | U. urealyticum | M. pneumoniae |
| Тетрациклины |
|||
| Тетрациклин | 0,05 - 0,2 | 0,05 - 6,0 | 0,006 - 0,8 |
| Окситеграциклин | 1,6-4 | 6,5-62 | 0,3-6,3 |
| Хлортетрацикин | 1-1,2 | - | 1,6-6,3 |
| Метациклин | 0,2-8 | - | 0,4-3,1 |
| Доксициклин | 0,1-0,4 | 0,01-0,5 | 0,2 |
| Миноциклин | 0,2-0,8 | 0,5-62 | - |
| Макролиды, линкозамины, стрептограммины | |||
| Эритромицин | 461 | 0,4-3 | 0,01 |
| Олеандомицин | 512 | 5,9 | 0,05 |
| Спиромицин | 46,9 | 41,9 | 0,33 |
| Джозамицин | 0,1 | 0,45 | 0,02 |
| Розарамицин | 0,05 | 0,04 | 0,01 |
| Линкомицин | 0,65 | 73 | 4,9 |
| Мидекамицин | 0,6 | 0,6 | 0,02 |
| Пристинамицин | 0,1-0,5 | 0,1-1,0 | 0,03 - 0,05 |
| Виргиномицин | 0,8 | 1,3 | 0.15 |
| Клиндамицин | 0,03 | 2,62 | 1,5 |
| Хлорамфеникол (левомицетин) | 0,2-1,6 | 0,5-6,2 | 0,8 - 6,4 |
| Аминогликозиды | |||
| Стрептомицин | 0,4 - 5,0 | 0,4 - 12,5 | 1,1-1,2 |
| Канамицин | 1,6-12,5 | 1,6-50 | 3,1-12,5 |
| Гентамицин | 0,8-12,5 | 0,4-6,2 | 0,4-0,8 |
| Хинолоны | |||
| Ципрофлоксацин | 1,0 | 0,5-16 | - |
| Спарфлоксацин | 0,02 - 0,03 | - | - |
| Грипафлоксацин | 0,05 | 0,1 -2 | - |
| ВАУ 12- 8039 | 0,05 | 0,05-0,5 | - |
Особенности микоплазменных инфекций
Инфекции, вызываемые микоплазмами, имеют следующие характерные черты:1. По клинико-морфологическим признакам микоплазменные инфекции сходны с заболеваниями, вызываемыми другими микроорганизмами: хламидиями, вирусами, грибами, а также химическими веществами, т.е. сходны с другими полиэтиологическими заболеваниями; они не имеют собственных клинических проявлений, что весьма осложняет диагностику и свидетельствует о необходимости применения методов лабораторной диагностики и получения эпидемиологических данных.
2. Микоплазменные инфекции могут протекать остро, но чаще имеют хроническое рецидивирующее течение
3. Развитие микоплазмозов в значительной степени определяется чувствительностью хозяина к инфекции. Данные о генетическом детерминировании чувствительности к микоплазмам получены при моделировании инфекции на конгенных мышах. Логично предположить, что человеческая популяция также неоднородна по этому признаку. На эту тему уже появились первые публикации.
4. Характер патологического процесса зависит от входных ворот инфекции. Так, М. hominis может вызывать у человека фарингит и заболевания урогенитального тракта. В литературе описано несколько случаев пневмонии, вызванной М. hominis. При внутриутробном микоплазмозе плода инфекция развивается в верхних дыхательных путях, легких, урогенитальном тракте, ЦНС.
5. Микоплазменные инфекции часто сопровождаются различными иммунопатологическими реакциями, которые осложняют и во многом определяют течение инфекции. Больные с дефектами иммунной системы особенно чувствительны к микоплазменным инфекциям. Иммуносупрессивная химиотерапия при трансплантации органов и тканей или при опухолевых процессах увеличивает риск инфекций, связанных с микоплазмами - представителями нормальной микрофлоры человека, а также теми, которые приобретаются при контактах с инфицированными животными.
6. Микоплазмы могут вызывать локальную инфекцию и не проникать в подлежащие ткани. Однако, тканевый тропизм легко преодолевается, часто наблюдается диссиминация возбудителя в тканях и органах, что приводит к генерализации процесса.
7. Для микоплазменных инфекций характерна длительная персистенция возбудителя в инфицированном организме. Одной из причин является широкая вариабельность мембранных белков, которая в значительной степени связана с наличием в геноме их множественных генных копий и с возможностью гомологичных рекомбинаций между ними. Благодаря этому увеличивается кодирующая способность их маленького генома, генетическое разнообразие микоплазм и, следовательно, их способность ускользать от иммунного надзора хозяина. Другие причины длительной персистенции микоплазм в инфицированном организме суммированы в табл.3.
