Микобактерии — род бактерий семейства Mycobacteriaceae¶
Микобактерии (лат. Mycobacterium) — род грамположительных аэробных бактерий семейства Mycobacteriaceae, порядка Actinomycetales, отличающихся уникальным составом клеточной стенки, богатой миколовыми кислотами, и медленным ростом в культуре. Род включает более 190 видов, среди которых возбудители туберкулёза и лепры, а также широко распространённые сапрофиты, обитающие в воде, почве и на растениях.
¶Клеточная стенка и уникальные свойства
Ключевая особенность микобактерий — липидный состав клеточной стенки, составляющей до 60 % её массы. Основу её формируют миколовые кислоты — длинноцепочечные (C60–C90) β-гидроксилированные жирные кислоты, придающие клеткам восковидную (восковидный, или «waxy», характер) консистенцию. Миколовые кислоты ковалентно связаны с пептидогликаном через арабиногалактановый полимер, формируя внешний барьер, малопроницаемый для большинства красителей и антибактериальных средств.
Из-за этого клетки микобактерий:
- трудно поддаются традиционному окрашиванию по Граму, хотя формально являются грамположительными;
- устойчивы к кислотам и щелочам, что позволяет применять кислотоустойчивое (по Цилю-Нильсену) окрашивание для их выявления;
- проявляют резистентность ко многим антибиотикам и дезинфицирующим средствам;
- способны длительно персистировать в макроорганизме в форме спячивающих (dormant) клеток.
¶Классификация
Род Mycobacterium подразделяют на несколько групп по патогенности и экологической нише:
| Группа | Представители | Характеристика |
|---|---|---|
| Патогенные | M. tuberculosis, M. bovis, M. africanum | Вызывают туберкулёз у человека и животных |
| Патогенные | M. leprae, M. lepromatosis | Возбудители лепры (проказы) |
| Условно-патогенные (NTM) | M. avium, M. intracellulare, M. kansasii, M. abscessus | Микобактериозы преимущественно у иммунокомпрометированных лиц |
| Сапрофиты | M. smegmatis, M. phlei, M. fortuitum | Обитают в почве, воде, на слизистых; практически не патогенны |
Кроме того, выделяют группу быстрорастущих микобактерий ( doubling time менее 24 часов) и медленнорастущих (более 24 часов), что имеет значение для лабораторной диагностики.
¶Медленный рост и культивирование
Микобактерии растут крайне медленно: M. tuberculosis формирует видимые колонии на плотных средах лишь через 2–8 недель инкубации. Для культивирования используют специальные среды — огледовскую среду с яичным жёлтком, кровяной агар, а также жидкие среды (например, система BACTEC MGIT 960 с флуоресцентными сенсорами кислорода, ускоряющая обнаружение роста до 6–14 дней). Медленный рост связан с особенностями метаболизма и удлинённым временем удвоения, достигающим у M. tuberculosis 15–20 часов в оптимальных условиях.
¶Патогенность и заболевания
Наиболее значимые заболевания, вызываемые микобактериями:
- Туберкулёз — вызывается M. tuberculosis complex (M. tuberculosis, M. bovis, M. africanum, M. microti, M. canettii). По данным ВОЗ, ежегодно заболевают около 10 млн человек, около 1,3 млн умирают. В России в 2022 году было зарегистрировано около 72 тыс. новых случаев.
- Лепра — вызывается M. leprae, поражает кожу, периферические нервы, слизистые оболочки. В России случаи заболевания единичны и связаны преимущественно с завозом.
- Нетуберкулёзные микобактериозы — вызываются более чем 150 видами NTM; поражают лёгкие (по клинике напоминая туберкулёз), кожу, мягкие ткани, кости, а у ВИЧ-инфицированных — генерализованную инфекцию.
Вирулентность M. tuberculosis связана со способностью паразитировать внутри макрофагов: микобактерии подавляют слияние фагосома с лизосомой, избегая гибели и размножаясь в цитоплазме. Ключевой фактор вирулентности — секреция липидов (корд-фактор, сульфатиды), подавляющих иммунный ответ.
¶Устойчивость во внешней среде
Микобактерии устойчивы к высыханию: в высушенной мокроте сохраняются до 6–8 месяцев, в воде — до года и более. Они чувствительны к прямому солнечному свету, хлорсодержащим дезинфицирующим средствам (гипохлорит натрия) и автоклавированию при 121 °C. Устойчивость к кислотам и щелочам используется в лабораторной практике для обработки клинического материала перед посевом.
¶Микобактерии в медицине и биотехнологии
Помимо патогенных видов, микобактерии применяются в научных и прикладных целях. M. smegmatis служит модельным организмом для изучения туберкулёзной клеточной стенки и тестирования противотуберкулёзных препаратов. M. phlei используется в производстве ряда ферментных препаратов и в ветеринарии. Генетически ослабленные штаммы M. bovis BCG (Bacillus Calmette-Guérin) применяются как вакцина против туберкулёза, введённая в национальные календари прививок более 180 стран, включая Россию.
¶Роль в эволюции и экологии
Микобактерии — древняя группа актиномицетов, филогенетически близкая к Corynebacterineae. Геном M. tuberculosis содержит около 4000 генов и характеризуется высоким содержанием GC-пар (65,6 %). Сапрофитные виды играют роль в разложении органических веществ, а их способность к деградации некоторых ксенобиотиков изучается в контексте биоремедиации.
¶История
Возбудитель туберкулёза открыт 24 марта 1882 года немецким микробиологом Робертом Кохом, назвавшим его Mycobacterium tuberculosis (первоначально Bacillus tuberculosis). Род Mycobacterium выделен в 1896 году Феликсом Зиммельшем на основании волокнистой («грибной») морфологии колоний — от др.-греч. μύκης («гриб») и βακτήριον («палочка»). Возбудитель лепры M. leprae открыт в 1873 году Герхардом Армауером Хансеном.
Источники:
- Ковалёв Ж. И., Козлова Т. И. Микобактерии и микобактериозы. — М.: Медицина.
- Всемирная организация здравоохранения. Global Tuberculosis Report.
- Brennan P. J., Nikaido H. The envelope of mycobacteria. — Annual Review of Biochemistry.
- Русский медицинский журнал. Микобактериозы: современные представления.