Благовещенск, Амурская область, Россия
Дана общая характеристика класса Mollicutes семейства Mycoplasmataceae, распространение и источники микоплазменной инфекции, ее клинические особенности и методы диагностики. При сканирующей электронной микроскопии плазмы крови больных с тяжелым течением фиброзно-кавернозного туберкулеза легких в фазе инфильтрации и обсеменения выявлены элементарные тельца не идентифицированных L-форм бактерий и нитевидные ветвящиеся формы с различными структурами на поверхности, предположительно, клетки микоплазм. Все эти образования совместно с микобактериями туберкулеза формируют суперинфекцию, которая является причиной прогрессирования и исхода туберкулезного процесса.
микоплазмы, электронная микроскопия, плазма крови, элементарные тельца, нитевидные структуры, туберкулез легких.
Микоплазмы, выделенные в 1898 году Е.Нокар и Е.Ру в лаборатории Луи Пастера как неизвестные возбудители смертельной плевропневмонии крупного рогатого скота, заселяют все живые существа на Земле. Несмотря на то, что они являются промежуточной формой между вирусами и бактериями, их отнесли к классу Mollicutes («мягкокожие»), семейству Mycoplasmataceae, в котором по существующей классификации выделено два рода. Род Mycoplasma, объединяющий свыше 100 видов, и род Ureaplasma, включающий лишь 3 вида. Из всех известных видов потенциально опасны Mycoplasma pneumonia, M. hominis, M. genitalium, Ureaplasma urealiticum и U. parvum. Так, M. mycoides патогеннa для крупного рогатого скота, M. arthritidis поражает суставные сумки кроликов, крыс и мышей, М. gallisepticum вызывает заболевания дыхательных путей у кур, Spiroplasma citri повреждает цитрусовые растения. Заболевания респираторных и мочеполовых путей у человека связаны с M. pneumoniae, M. genitalium, M. hominis, M. species и Ureaplasma urealiticum, а M. incognita выделена у больных СПИД [1, 6, 8, 10, 12].
Все микоплазмы представляют собою округлые, овальные, кольцевидные, разветвленные нитевидные и коккобациллярные клетки размером от 150 до 700 нм (рис. 1, 2). Они не имеют клеточной стенки, жгутиков и спор, делятся бинарно, почкованием и фрагментацией с высвобождением в нитях множества репродуктивных телец. Микоплазмы – мембранные и внутриклеточные паразиты со сложной молекулярной структурой, быстро передвигающиеся от клетки к клетке, используя для питания клеточный холестерин или другие стерины [2, 17]. В отличие от вирусов и хламидий микоплазмы могут размножаться в неклеточной среде. Они обладают высокой чувствительностью к ультразвуку, замораживанию и оттаиванию, антибиотикам тетрациклинового ряда, макролидам и фторхинолонам и резистентностью к пенициллину, стрептомицину и сульфаниламидам. Их генетический аппарат в четыре раза меньше, чем у Escherichia coli. Например, M. genitalium состоит из 482 генов, содержащих 582 970 пар оснований на кольцевой хромосоме [16]. В ходе эволюции микоплазмы адаптировались к паразитическому образу жизни и приобрели способность стимулировать либо супрессировать иммунные реакции хозяина [7, 11, 17]. Класс Mollicutes широко распространен в природе, организме человека, животных и растений. Многие его виды выделены из горячих источников, каменного угля, бактерий и грибов (рис. 3, 4). Наряду с бактериями, грибами и вирусами M. hominis, М. orale, M. arginini и Acholeplasma laidlawii активно загрязняют культуры клеток [13, 14, 15].
В здоровом организме человека обитает 11-16 видов микоплазм, которые передаются воздушно-капельным, половым и вертикальным (от матери) путями. Контактно-бытовое заражение через предметы быта, медицинский инструментарий и нательное белье пока не доказано. Существуя и размножаясь в организме, эти бактерии вызывают заболевания лишь при отсутствии другого патогена и только на фоне угнетенной иммунной системы. Заодно могут поражать сердечно-сосудистую и скелетно-мышечную системы, печень, формировать конкременты в почках и мочевом пузыре, быть причиной бронхиальной астмы, полиартритов и др. С учетом локализации возбудителя и развития патологии выделяют: 1) респираторный микоплазмоз – острый инфекционно-воспалительный процесс дыхательных путей, вызываемый M. pneumoniae; 2) урогенитальный микоплазмоз – инфекционно-воспалительное заболевание, провоцируемое M. hominis и M. genitalium и часто возникающее при гонорее, трихомониазе и гинекологических болезнях; 3) генерализованный микоплазмоз вследствие гематогенного распространения возбудителя. Однако выделить его из крови культуральным методом не удается, хотя в опытах in vitro в сыворотке крови человека при 37ºС клетки M. hominis, их ДНК и антигены сохраняют жизнеспособность в течение 12 суток, внутриклеточная ДНК – на протяжении всего срока наблюдения (40 суток) [9]. Особенностью микоплазменных инфекций является бессимптомное течение, рецидивы (возбудитель сохраняется в организме при антибиотикотерапии), его участие в составе mixt-инфекций и в качестве синергиста других патогенных бактерий.
Диагностика микоплазмозов затруднена, поскольку световой микроскопией их агенты не выявляются, микробиологическое выделение из природных источников и биоматериала (мокроты, плевральной жидкости, ткани легких и пр.) почти не применяется, так как для этого требуются питательные среды, содержащие сыворотку крови человека, крупного рогатого скота, лошадей либо кроликов, дрожжевой экстракт, асцитическую жидкость, смесь холестерина с сывороточным альбумином и др. Преимущественно используются методы серотипирования (иммуноферментный анализ, реакция связывания комплемента и реакция непрямой иммунофлюоресценции), полимеразная цепная реакция и тест ELISA – преобладание в парных сыворотках крови титров IgA и IgG в острую стадию заболевания и в период реконвалесценции.
Учитывая, что микоплазмы способны вызывать глубокие патологические процессы в организме человека и с трудом диагностируются, решено с помощью сканирующей электронной микроскопии исследовать плазму крови пациентов с прогрессирующим фиброзно-кавернозным туберкулезом легких.
Материалы и методы исследования
Плазма крови от двух пациентов, госпитализированных в Амурский областной противотуберкулезный диспансер по поводу фиброзно-кавернозной формы туберкулеза легких в фазе инфильтрации и обсеменения с двусторонней деструкцией легочной ткани, интоксикацией и выделением микобактерий туберкулеза, была доставлена в лабораторию биогеохимии Института геологии и природопользования ДВО РАН для электронномикроскопического исследования. Одну каплю плазмы (0,1 мл) наносили на липкую поверхность ленты, прикрепленной к торцу предметного столика электронного микроскопа. Полученные препараты просушивали в стерильной чашке Петри, напыляли углеродом в вакуумной установке ВУП-4 и просматривали в сканирующем электронном микроскопе JEOL JSM 35C (Япония).
Результаты исследования и их обсуждение
Из рисунков 5 и 6 видно, что в исследуемой плазме крови пациентов на фоне множества элементарных телец, ранее описанных нами как элементарные тельца L-форм бактерий [4], четко просматриваются электронноплотные, различной длины и ширины прямые и петлевидные ветвящиеся нитевидные формы (образования, структуры) с полиморфными элементарными телами на своей поверхности и за ее пределами. К сожалению, они не были идентифицированы современными диагностическими методами. К тому же, подобные нитевидные структуры мы ни разу не обнаруживали при просмотре плазмы крови пациентов с очаговым, инфильтративным, диссеминированным и фиброзно-кавернозным туберкулезом легких [5]. Однако на основании многочисленных литературных источников и электронных микрофотограмм [1, 6, 7, 8, 10, 17] предполагаем, что эти образования не что иное, как микоплазмы. У клинически здоровых людей при отсутствии признаков патологического воспалительного процесса они бессимптомно персистируют («дремлют») и выявляются при профилактических осмотрах и скрининговых исследованиях. Размножаясь и накопившись в месте входных ворот, микоплазмы попадают в кровь, осуществляют гемолиз, инфицируют нейтрофилы с макрофагами и опосредуют незавершенный фагоцитоз. Сохраняя таким образом жизнеспособность, они распространяются по всему организму и в виде самостоятельной нозологической формы могут проявляться симптомами ОРВИ, трахеобронхита, начинаться как острая пневмония, цистит, простатит, эндометрит, могут вызвать преждевременное прерывание беременности, раннюю детскую смертность и др.
|
|
|
|
1
|
2
|
|
|
|
|
3
|
4 |
|
|
|
|
5 |
6 |
Рис. 1-6. Сканирующая электронная микроскопия: 1 – растущие в питательном растворе микоплазмы бронхопневмонии крыс (микрофотография Е.Клейнбергер-Нобель, 1955 г.); 2 – Mycoplasma mycoides (по Броку, 1970, ×20000); 3-4 – микоплазмы внутри и на поверхности спор Penicillium canescens (рис. В.М.Католы [3], ×10000); 5-6 – элементарные тельца L-форм бактерий и нитевидные формы в плазме крови больных прогрессирующим фиброзно-кавернозным туберкулезом легких незадолго до смерти (×1200 и 1300, соответственно).
По клиническим, рентгенологическим и патоморфологическим изменениям туберкулез легких и респираторный микоплазмоз мало чем различаются. Между тем, известно, что при неблагоприятных условиях присутствующие в организме микоплазмы способны усугублять иммуносупрессию, активизировать вспышку туберкулезного процесса, деструкцию и осложнения. В наших случаях выявленные в плазме крови предполагаемые микоплазмы в ассоциации с элементарными тельцами L-форм неизвестных бактерий и первоначальным этиологическим агентом (микобактериями) у пациентов с фиброзно-кавернозным туберкулезом легких сформировали эндогенную смешанную суперинфекцию, которая спровоцировала прогрессирование туберкулезного процесса с неутешительным исходом. Именно похожее скоротечное течение туберкулеза легких со склонностью к летальному исходу наблюдается у ВИЧ-инфицированных лиц.
В заключение отметим, что согласно Международной классификации болезней 10-го пересмотра (2006 год) микоплазмоз самостоятельным заболеванием не называется и такой термин в медицинской практике официально не используется. Однако о микоплазмах все-таки необходимо помнить и упреждать их возможное отрицательное влияние, в первую очередь, у пациентов с деструктивными формами туберкулеза легких. С этой целью желательно антибактериальную химиотерапию дополнять антибиотиками, эффективно действующими на микоплазмы.
Выводы
- Электронномикроскопическое исследование плазмы крови пациентов с прогрессирующим фиброзно-кавернозным туберкулезом легких обнаружило, наряду с множеством элементарных телец L-форм бактерий, различные нитевидные образования с крупными телами на поверхности и за их пределами, которые, предположительно, являются клетками микоплазм.
- В организме пациентов с прогрессирующим фиброзно-кавернозным туберкулезом легких распространена смешанная эндогенная суперинфекция, совокупно сформированная микобактериями туберкулеза, элементарными тельцами L-форм бактерий и микоплазмоподобными прокариотами.
- Смешанная эндогенная суперинфекция является ведущей причиной прогрессирования фиброзно-кавернозного туберкулеза легких, не поддающегося лечению и заканчивающегося фатальным исходом.
1. Борхсениус С.Н., Чернова О.А Микоплазмы. Л.: Наука, 1989. 156 с.
2. Борхсениус С.Н., Чернова О.А., Чернов В.М., Вонский М.С. Микоплазмы: молекулярная и клеточная биология, взаимодействие с иммунной системой млекопитающих, патогенность, диагностика. СПб.: Наука, 2002. 319 с.
3. Катола В.М. Микоплазмоподобные бактерии - контаминанты микромицетов // Бюллетень физиологии и патологии дыхания. 2008. Вып.29. С.45-48.
4. Катола В.М. Бактериальные формы в плазме крови здоровых людей // Дальневосточный журнал инфекционной патологии. 2011. №19. С.41-44.
5. Катола В.М. Морфотипы микобактерий, циркулирующих в плазме крови больных активным туберкулезом легких // Бюллетень физиологии и патологии дыхания. 2013. Вып.49. С.46-50.
6. Коваленко Я.Р. Микоплазмозы животных. М.: Колос, 1976. 302 с.
7. Левина Г.А., Бархатова О.И., Горина Л.Г., Гамова Н.А. Гончарова С.А. Миллер Г.Г. Раскова Т.М. Растегаева И.Н., Селиверстова Н.А., Раковская И.В. Необычные формы персистенции Mycoplasma hominis в организме инфицированных людей // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2012. №4. С.104-109.
8. Раковская И.В. Микоплазмы и микоплазмозы человека. Руководство для врачей. М., 1999. 36 с.
9. Раковская И.В., Бархатова О.И., Балабанов Д.Н., Горина Л.Г., Гончарова С.А., Гамова Н.А. Длительность сохранения жизнеспособных клеток, ДНК и антигенов Mycoplasma hominis и уреаплазм в сыворотке крови человека при 37°С // Клиническая лабораторная диагностика. 2008. №11. С.40-42.
10. Тимаков В.Д., Каган Г.Я. L-формы бактерий и семейство Mycoplasmataceae в патологии. М.: Медицина, 1973. 392 с.
11. Чернова О.А. Биохимические и молекулярно-генетические аспекты персистенции микоплазм у человека // Успехи биологической химии. 1999. Т.39. С.103-140.
12. Bové J. B. Molecular features of Mollicutes // Clin. Infect. Dis. 1993. Vol.17, Suppl.1. P.10-31.
13. Chen T.R. In situ detection of Mycoplasma contamination in cell cultures by fluorescent HOECHST 33258 stain // Exp. Cell Res. 1977. Vol.104, №2. Р.255-262.
14. Chernov V.M., Chernova O.A., Sanchez-Vega J.T., Kolpakov А.I., Ilinskaya О.N. Mycoplasma Contamination of Cell Cultures: Vesicular Traffic in Bacteria and Control over Infectious Agents // Actа Nаturаe. 2014. Vol.6, №3. Р.42-51.
15. Hay R.J., Macy M.L., Chen T.R. Mycoplasma infection of cultured cells // Nature. 1989. Vol.339. P.487-488.
16. Hutchison C.A., Montague M.G. Mycoplasmas and the minimal genome concept // Molecular Biology and Pathogenicity of Mycoplasmas / S.Razin, R.Herrmann, eds. New York: Kluwer Academic/Plenum Publishers'. 2002. pp.221-254.
17. Razin S., Yogev D., Naot Y. Molecular biology and pathogenicity of mycoplasmas // Microbiol. Mol. Biol. Rev. 1998. Vol.62, №4. Р.1094-1156.
