Mycobacteriaceae (prątki)

• są pleomorficznymi (kształt kulisty nitkowaty) pałeczkami Gram-dodatnimi

• są kwasooporne (czyli nie odbarwiają się po zabarwieniu metodą Ziehla-Neelsena)

• należą do tlenowców

• nie wytwarzają przetrwalników ani otoczki

• są nieruchome, ale urzęsione

• gładka, trójwarstwowa ściana zawierająca kwas mikolowy

• wyróżniamy gatunki chorobotwórcze (wysokie wymagania wzrostowe), saprofityczne (małe wymagania;
  Myc. phlei, Myc. smegmatis) i prątki pośrednie

Myc. bovis i tuberculosis (chorobotwórcze) zawierają białka i węglowodany, których nie posiadają
Myc. avium ani prątki saprofityczne

• ze względu na szybkość wzrostu wyróżniamy:

Budowa i właściwości fizjologiczne

• ściana komórkowa

• lipidy (do 60% - najwięcej M. tuberculosis, najmniej saprofity), w tym:

• kwasy tłuszczowe, fosfatydy

• substancje woskowe w tym:

  • kwasy mikolowe – bardzo charakterystyczne, choć występują też u Corynebacterium
    i Nocardia, warunkują kwasooporność; wolne kwasy mikolowe wpływają na powstawanie komórek olbrzymich w zakażonym ustroju

  • ftiocerol

  • Obie substancje są odpowiedzialne za kwasooporność prątków

• woski C (izolowany z niego: czynnik wiązkowy) i D – wskaźniki zjadliwości

  • czynnik wiązkowy (cord factor; M. tuberculosis) – glikolipidowa pochodna kw. mikolowego,

- hamuje migrację leukocytów, wywołuje tworzenie ziarniniaków,

- hamuje aktywność dehydrogenaz,

- zabija myszy w szybkim czasie,

- jest immunogenny,

- powoduje wzrost prątków w hodowli w postaci „wężowatych” sznurów jeżeli kom. układają się w takie struktury, to znaczy, że są bardziej zjadliwe.

• sulfatydy (M. tuberculosis)

  • hamują tworzenie fagolizosomów (pozwalają prątkom na przeżycie po wniknięciu do cytoplazmy makrofagów)

  • zapobiegają obniżeniu pH poniżej 6 wewnątrz fagolizosomów (hamują przyłączanie H⁺ do ATP-azy, która odpowiada za zakwaszanie wnętrza fagolizosomów

Lipidy są związane z białkami i wielocukrami działanie antygenowe i alergizujące (po usunięciu lipidów traci działanie alergizujące).

• frakcje wielocukrowe, nukleoproteinowe, frakcje białkowe (A, B, C)

• błona wewnętrzna z grubą warstwą peptydoglikanu, brak błony zew., zakotwiczone są w niej białka, mannozydy fosfatydyloinozytolu, lipoarabinomannan (jak antygen O), arabinogalaktany ^M

• cytoplazma homogenna i rzadka z 2-3 zagęszczeniami (ziarnami) – odpowiednikami jądra.
  Stare hodowle tracą ziarna i kwasooporność(młode także).

• redukują azotany do azotynów

• posiadają ureazę, lipazę, katalazę, peroksydazę, lipazę i nikotynamidazę

• wytwarzają barwniki – karotenoidy, flawiny, ftikol, kryptoksantynę

Mycobacterium tuberculosis (prątek gruźlicy)

Hodowla

• bulion, także specjalny bulion z prekursorem znakowanym ¹⁴C

Kolonie rosną szybciej na podłożu płynnym niż stałym

• Loewensteina-Jensena - żółtko jaja kurzego, mąka ziemniaczana z dodatkiem soli mineralnych, zieleni malachitowej (hamuje wzrost drobnoustrojów niekwasoopornych), asparaginy (źródło azotu) i gliceryny (źródło węgla)

• Podłoże Middlebrooka, Ogawy, Stonebrinka, Sautona

• Youmansa (płynna) z osoczem lub surowicą ludzką

• prątki rosną wolno (czas generacji: kilkadziesiąt godzin – kilka dni), w obecności dużej ilości O₂; wzrost wymaga zwiększonego ciśnienia CO₂

• są wrażliwe na światło i ogrzewanie

• wykazują oporność na wysychanie i różne środki chemiczne

• kolonie rosną w formie R (szorstkiej o nierównych brzegach), są kremowe (bezbarwne),
  suche i brodawkowate; na pożywce z glicerolem wykazują wzrost eugoniczny (=obfity); optimum 6,8-7,0

Chorobotwórczość

Droga zakażenia:

• najczęściej kropelkowa

• pokarmowa (np. u dzieci), mleko zakażonych gruźlicą krów i kóz

• z matki na dziecko (przez krew albo przy gruźlicy narządów rodnych)

• przez uszkodzoną skórę (bardzo rzadko)

Czynnikiem zjadliwości jest sam drobnoustrój – choroba wynika z jego interakcji z gospodarzem (brak egzo-
i endotoksyn oraz otoczek).

Zakażenie może mieć charakter utajony.

Przebieg

Wniknięcie prątków – powstanie zmiany pierwotnej, albo gruźliczego zespołu pierwotnego (przy zajęciu węzłów) . Początkowo ognisko zakażenia lokalizuje się w środkowych i dolnych płatach płuca.

W postaci czynnej – górne płaty płuca.

Rozprzestrzenianie przez:

• krew: mogą powodować ostrą lub przewlekłą gruźlicę prosówkową – rozsiana (guzki ziarniniakowe).

Bakteriemia gruźlica nerek, wątroby, śledziony, szpik kostny, jajników, jąder i innych narządów.

• drogę chłonną (szczególnie w pierwotnym dziecięcym zakażeniu) przewód limfatyczny krew

• drogę pokarmową, na skutek połykania plwociny. Powstaje zapalenie gruźlicze migdałków, dróg nosowo-gardłowych i zapalenie jelit

• ciągłość z płuc do opłucnej i osierdzie, lub z nerek na drogi moczowe, z przewodu pokarmowego na otrzewną

Fazy zakażenia

1. Niekontrolowane mnożenie prątków.

2. Odpowiedź organizmu zahamowanie podziałów, równowaga drobnoustrój-organizm

3. Załamanie odporności namnożenie prątków.

Choroba charakteryzująca się powstawaniem gruzełków, ropni, zserowaceń i zwapnień w narządach wewnętrznych,
przede wszystkim w płucach (ale praktycznie może zaatakować każdy narząd).

Prątki znajdują się wewnątrz monocytów, komórek olbrzymich i komórek układu siateczkowo-śródbłonkowego.

Objawy kliniczne

• ogólne osłabienie

• utrata masy ciała

• krwioplucie

• kaszel

• gorączka

• nocne poty

• objawy z narządów zajętych

Odpowiedź organizmu

Odpowiedź komórkowa jest odpowiedzialna za tworzenie ziarniniaków, odp. humoralna nie ma tu znaczenia.

Fenomen Kocha

• po zakażeniu 2 świnek morskich po 2 tygodniach powstaje guzek, który nie goi się do śmierci (ropieje), okoliczne węzły chłonne są powiększone

• po 3 tygodniach jednej ze świnek podaje się dawkę prątków, a w miejscu podania powstaje
  po 1-2 dniach obrzęk i martwica, które szybko się goją

• prątki powtórnie wprowadzone zostały zatrzymane, co uchroniło przed dalszą inwazją

Diagnostyka

• materiał (najlepiej pobierać materiały wcześnie rano, ponieważ prątki nagromadziły się przez całą noc):

  • gruźlica płuc: plwocina, materiał z bronchoskopii

  • u dzieci mających problemy z odksztuszaniem: wymazy z gardła i krtani, popłuczyny żołądkowe

  • ropa

  • mocz

  • punktaty (opłucnowy, stawowy, płyn m.rdz.)

  • gruźlica narządów rodnych: krew miesiączkowa

  • materiał sekcyjny

  • rzadko: kał, krew

• badanie mikroskopowe - barwienie metodą Ziehla-Neelsena, metoda fluorescencji

• posiew materiału na odpowiedniej pożywce (p.wyżej) po uprzedniej homogenizacji

Homogenizacja pozwala na oczyszczenie materiału z flory towarzyszącej i na jej zagęszczenie (do zagęszczenia można również wykorzystać flotację).

Materiały, które normalnie są jałowe (płyn m.-rdz., punktaty), wysiewa się na zwykłe podłoża i nie poddaje homogenizacji (utrata niewielkiej i tak ilości prątków).

Im więcej powtórek badania, tym większa szansa wykrycia zakażenia

• różnicowanie szczepów

  • próba biologiczna z królikiem (jest wrażliwy tylko na Myc.bovis)

  • pożywka z czerwienią bromokrezolową Wagnera-Mitscherlicha.
    Pożywka niebieska. Myc. tuberculosis zielony (utlenienie gliceryny o powstanie wolnego kwasu). Myc. bovis brak zmian

  • test niacynowy wg Konno – M.tuberculosis wytwarza więcej kwasu nikotynowego niż inne szczepy (r-r aniliny i cyjanku bromu żółty)

  • liza niektórych szczepów pod wpływem mikofaga – nie działa on na Myc. tuberculosis

• badania serologiczne – małe znaczenie; hemaglutynacja Middlebrooka-Dubosa

• analiza chromatograficzna^V

• badanie kwasów nukleinowych

• próby tuberkulinowe

  • skaryfikacja – metoda Pirqueta

  • próba skórna wg Moro

  • śródskórne podanie tuberkuliny wg Mantoux – obecnie stosowane

• RTG klatki piersiowej – blizna po zespole pierwotnym (ognisko pierwotne i okoliczne węzły chłonne) może wapnieć i być widoczna na zdjęciu RTG

• na podstawie objawów

Leczenie

• czas leczenia wynosi kilka miesięcy, zależy od ciężkości choroby

• podawanie jednocześnie co najmniej 2 leków, zalecane 4

• leki pierwszego rzutu (mniej szkodliwe) - etambutanol, pirazynamid, izoniazyd, streptomycyna, ryfampicyna

• leki drugiego rzutu (↑ toksyczność) - cykloseryna, wiomycyna, kanamycyna, kwas paraaminosalicylowy (PAS), etionamid, ryfambutyna, kapreomycyna

• szczep oporny na leki inoniazyd i ryfampicyna

Profilaktyka

Szczepionka BCG

• atenuowany szczep Myc. bovis – szczepionka żywa, bakterie pozbawione zjadliwości, posiadają moc antygenową

• szczepienie noworodków w pierwszej dobie życia, nie szczepi się chorych noworodków,
  osób z odczynem dodatnim, ostrymi chorobami zakaźnymi

• uodparnia i alergizuje ustrój, alergia trwa 2-4 lata – potem odczyn staje się ujemny i konieczne jest ponowne szczepienie

• stosowana w leczeniu nowotworów – pobudza fagocytozę

Tuberkulina

• płyn złożony z produktów przemiany materii żywych prątków oraz składników podłoża

• jad wtórny – nie działa na ustrój zdrowy, ale na zakażony (uczulony)

• służy do prób skórnych, jest sprawdzianem alergii (wywołuje nadwrażliwość ustroju)

• odczyn tuberkulinowy – podanie do skóry tuberkuliny, czyli oczyszczonego preparatu uzyskanego z hodowli M. tuberculosis lub oczyszczonej białkowej pochodnej PPD

  • odczyt po 48 -72h

  • odczyn dodatni –wcześniejszy kontakcie z prątkami, pojawia się w postaci zaczerwienienia i obrzęku, pozytywny po 4 tygodniach od zakażenia,
    także po szczepieniu

  • odczyn fałszywie dodatni – reakcja krzyżowa z innymi prątkami

  • odczyn ujemny – brak wcześniejszego kontaktu z prątkami

  • odczyn fałszywie ujemny – u ludzi starszych z obniżoną odpornością, u osób biorących leki przeciwhistaminowe lub kortykosteroidy, w anergii

Mycobacterium bovis (prątek bydlęcy)

Duże podobieństwo morfologiczne do Myc. tuberculosis.

Nie da się go mikroskopowo odróżnić od Myc. tuberculosis.

Różnice:

• na pożywce Loewensteina rośnie wolniej

• tworzy kolonie małe, wilgotne, białe, rosnące w formie kolonii S, czasem R

• wzrost dysgoniczny, hamowany przez glicerynę

Wywołuje gruźlicę bydła i zakaża wszystkie ssaki (w tym człowieka); obraz kliniczny podobny do gruźlicy wywołanej przez Myc. tuberculosis.

Mycobacterium avium (prątek ptasi)

• wywołuje gruźlicę drobiu (rzadko chorobotwórczy dla człowieka – dot. osób z obniżoną odpornością)

• bezobjawowa kolonizacja, przewlekłe miejscowe infekcje płuc, szerzenie się na inne narządy, zwłaszcza u pacjentów z AIDS^M

• nie różni się morfologicznie od innych prątków, znaczne różnice w hodowli:

  • kolonie rosną znacznie szybciej niż u M. tuberculosis i M. bovis

  • kolonie są miękkie, wilgotne, mają tendencję do zlewania się (po pewnym czasie przybierają śluzowaty wygląd)

  • mniejsze wymagania życiowe, zwłaszcza w kwestii tlenu

  • jest wrażliwy na np. streptomycynę, a oporny na inne leki przeciwprątkowe

Inne prątki ^{Z, J}

M. smegmatis – prątek saprofityczny, występuje w wodzie i ziemi, wydzielinach narządów moczowo-płciowych, wydzielinach łojowych skóry, moczu; kwasooporny

Inne prątki, uważane do niedawna za saprofityczne, zmieniły swoje znaczenie na oportunistyczne, wywołują zakażenia
u chorych z obniżoną odpornością, gł. komórkową. W przebiegu zakażenia istnieje nadwrażliwość typu opóźnionego (próby tuberkulinowe), nie są produkowane przeciwciała.

Kompleks Mycobacterium tuberculosis - grupa prątków chorobotwórczych dla człowieka i odpowiedzialnych za klasyczną postać gruźlicy płucnej.

Do tej grupy zaliczane są:

• M. tuberculosis – najczęstsza przyczyna gruźlicy,

• M. bovis – gruźlica odzwierzęca u ludzi,

• M. bovis BCG - gruźlica odzwierzęca u ludzi,

• M. africanum – płucna postać gruźlicy w tropikalnej Afryce,

• M. microti – zakażenia u zwierząt.

Prątki inne niż gruźlicze (MOTT – Mycobateria other than tuberculosis). Prątki niegruźlicze (NTM – nontuberculous mycobacteria).

Podział Runyona (obecnie ma małe znaczenie^M)

1. Fotochromogenne (powolny wzrost - rosną ponad tydzień, wytwarzające barwniki w świetle – karotenoidy; wytwarzają związek wiązkowy):

M. marinum – zmiany gruźlicze w płucach i na skórze, można się zarazić w basenie
Leczenie: tetracykliny, trymetoprym-sulfametoksazol, leki przeciwprąrtkowe, miejscowe leczenie chirurgiczne.

M. kansasi – choroba gruźlicopodobna

M. simiae

2. Skotochromogenne (powolny wzrost, wytwarzające barwniki niezależnie od światła – barwnik pomarańczowy):

M. scrofulaceum – ropne zapalenia węzłów chłonnych i płuc; leczenie: chirurgiczne wycięcie zakażonych węzłów chłonnych; oporny na leki przeciprątkowe

M. xenopi, M. flavescens, M. gordonae

3. Niefotochromogenne (powolny wzrost):

M. intracellulare – atypowe zapalenia płuc

M. ulcerans –wrzód Buruli (martwica lipidowa na kończynach oraz czubku nosa)

M. avium, M. gastrii, M. terrae-triviale

4. Szybko rosnące - od dwóch do 4 dni

M. smegmatis (p.wyżej)

M. fortuitum – zakażenie przez wszczepy, występuje w zmianach zapalnych węzłów chłonnych

M. chelonei (syn. M. runyoni) – warunkowo chorobotwórczy dla ludzi.

Prątki o specjalnych wymaganiach wzrostowych lub nie rosnących na pożywkach

a. M. leprae

b. M. lepraemurium

Mycobacterium avium complex (MAC)^Z,V – grupa prątków nie gruźliczych. Zakażenia wywołane przez kompleks MAC lub lub MAI ( M.avium-intracellulare) należą do najczęstszych zakażeń prątkowych u chorych z obniżoną odpornością. Pierwotne zakażenie dot. płuc, może przenieść się na inne narządy. Leczenie wywołane przez prątki atypowe jest trudne
i inne niż klasycznej gruźlicy

Prątki MAI

• wolno rosną,

• nie hydrolizują Tweenu 80 i mocznika,

• nie redukują azotanów,

• wytwarzają nikotymidazę i pyramidynazę.

• nie można rozróżnić fenotypowo dwóch gatunków z kompleksu MAI typowanie serologiczne, GLC, HPLC, znakowane izotopami sondy DNA, sondy znakowane chemiluminescencyjnie.

Lokalizacja zakażeń atypowych prątków

• płuca

• węzły chłonne

• skóra i tk. podskórne,

• tk. łączna

• otrzewna

• przewód pokarmowy

• uogólnione

Mycobacterium leprae (prątek trądu)

• morfologicznie podobny do innych prątków, chociaż może tworzyć formy inwolucyjne (długie albo ziarniste)

• nie da się go hodować, chyba że na pancernikach

• barwią się łatwiej i intensywniej metodą Grama niż prątki gruźlicy

Chorobotwórczość

• bardzo długi okres inkubacji (kilka miesięcy do 20 lat)

• zakażenie przez kontakt z chorym - przez wdychanie zakażonych kropelek

• szerzenie się drogą hematogenną lub chłonną

• wywołuje trąd (choroba Hansena): choroba przewlekła, po zachorowaniu - odporność

Postać tuberkuloidowa	Postać lepromatyczna (guzowata)
Reakcja ze strony Th1 z silną odpowiedzią typu komórkowego	Reakcja ze strony Th2 z silną odpowiedzią typu humoralnego
Zmiany skąpoprątkowe	Bogatoprątkowe
Zmiany skórne: nieliczne rumieniowate blaszki lub odbarwienia z płaskim środkiem i uniesionymi, wyraźnie zaznaczonymi brzegami. Plamki lub rozległe odbarwienia skóry na tułowiu, twarzy, kończynach.	Liczne rumieniowate plamki, grudki i guzki. Rozległe uszkodzenie tkanki (np. Chrząstki nosowej, kości, uszu). Zniekształcenie twarzy spowodowane rozległym zajęciem skóry, gromadzeniem prątków szczególnie w fałdach skórnych, płatkach uszu, uszkodzeniami i bliznowaceniem – pogrubienie skóry → lwia twarz
Uszkodzenie nerwów obwodowych z całkowitą utratą czucia. Widoczne powiększenie nerwów.	Rozsiane zmiany w okolicach nerwowych z miejscową utratą czucia. Brak powiększenia nerwów
Niska zakaźność	Wysoka zakaźność
Wrażliwość na leprominę	Brak wrażliwości na leprominę
Immunoglobuliny w normie	Hipergammaglobulinemia
Brak rumienia guzowatego	Rumień guzowaty obecny

Diagnostyka

• badania wydzieliny z nosa

• zeskrobiny lub bioptaty z tkanek zmienionych chorobowo, plwocina, ropa, mocz, kał

- badania histopatologiczne

• nie daje się hodować na podłożach bakteriologicznych – hodowla na pancernikach

• test z leprominą (jak próba tuberkulinowa) – dodatni również w kile, gruźlicy i szczepieniu BCG.

Leczenie

• skojarzone

• dapson, ryfampicyna – postać tuberkuloidowa^M

• dodatkowo klofazymina – postać lepromatyczna^M

• izolacja chorych w leprozoriach, szczepienia BCG