Микобактерии
Микобактерии
Систематика и эволюция
Микобактерии представляют собой один из крупных родов бактерий. Название происходит от греческого слова, означающего гриб, что отражает эволюционное положение этих организмов. Они рассматриваются как переходная форма между бактериями и грибами, поскольку на определенных стадиях своего жизненного цикла способны образовывать структуры, напоминающие мицелий. Будучи прокариотами, микобактерии не имеют оформленного клеточного ядра. Вместо этого их генетический материал представлен одной кольцевой молекулой ДНК, располагающейся в цитоплазме. В микробиологической классификации они относятся к грамположительным бактериям, так как лишены внешней клеточной мембраны, однако структурная организация их оболочки существенно отличается от типичных грамположительных микроорганизмов. В природе существует множество видов микобактерий, из которых 74 вида являются патогенными, тогда как остальные ведут сапрофитный образ жизни.
Анатомия и физиология
Строение микобактерий включает цитоплазму, цитоплазматическую мембрану и специализированную клеточную стенку. Основные химические процессы протекают на поверхности мембран и в клеточной стенке. Клеточная стенка обладает уникальным составом, в ней присутствует большое количество воска и миколовых кислот, что обеспечивает микроорганизмам исключительную прочность и устойчивость к внешним воздействиям. Типичный патогенный представитель рода имеет форму палочки длиной до 10 микрометров и диаметром около 0,6 микрометра. Микобактерии не образуют капсул и истинных спор, хотя существуют данные о способности некоторых форм переходить в спороподобное состояние при отсутствии воды и сохранять жизнеспособность до трех лет. Характерной особенностью является способность образовывать L-формы, которые не размножаются, обладают сниженной метаболической активностью, но отличаются высочайшей устойчивостью и могут годами сохраняться в организме носителя. Скорость деления микобактерий крайне низкая и составляет один цикл примерно за 18 часов. Важной физиологической чертой является отсутствие выделения токсинов. Патогенное воздействие связано с наличием специфических поверхностных белков, таких как туберкулин, которые выступают в роли антигенов и вызывают реакцию иммунной системы. Генетический аппарат микобактерий отличается большим количеством повторов. Генетическая информация может дублироваться до 56 раз, что обеспечивает надежную защиту от повреждений. При этом плазмиды, часто отвечающие за резистентность у других бактерий, у них отсутствуют.
Экология и значение
В естественной среде обитания многие микобактерии являются почвенными сапрофитами, участвующими в разложении органических остатков и трупов животных. Некоторые виды способны разрушать сложные углеводороды, благодаря чему они могут использоваться для биологической очистки окружающей среды от нефтяных загрязнений. Патогенные виды имеют огромное медицинское и социальное значение. Возбудитель туберкулеза сопровождает человечество на протяжении всей его истории. Приблизительно треть населения Земли инфицирована этой бактерией, а к сорокалетнему возрасту уровень носительства достигает 80 процентов. Активная форма заболевания развивается примерно в 10 процентах случаев, чаще всего на фоне ослабления иммунитета из-за недостаточного питания или неблагоприятных условий жизни. Передача инфекции осуществляется воздушно-капельным, алиментарным, контактным и внутриутробным путями. Попадая в организм, микобактерии оседают в лимфатических узлах и с током лимфы разносятся по телу, поражая органы с интенсивным кровоснабжением, включая легкие, почки, кости и глаза. Другим значимым патогеном является возбудитель проказы. Этот микроорганизм является облигатным внутриклеточным паразитом, который не растет на стандартных питательных средах и поражает преимущественно макрофаги и нервную ткань, что приводит к тяжелым неврологическим нарушениям, потере чувствительности и разрушению тканей.
Особенности
Микобактерии демонстрируют феноменальную выживаемость в неблагоприятных условиях окружающей среды. Они способны существовать в воде до пяти месяцев, сохраняться на бумаге до полугода, а на одежде до четырех месяцев. Эти микроорганизмы выдерживают экстремальное замораживание до минус 269 градусов Цельсия и проявляют высокую резистентность к химическим ядам и хлорсодержащим дезинфектантам. Эффективными факторами их уничтожения являются прямой солнечный свет, ультрафиолетовое излучение и кипячение, в условиях которого они погибают за пять минут. Уникальной патогенетической особенностью микобактерий является их способность инфицировать макрофаги, клетки иммунной системы, предназначенные для уничтожения чужеродных агентов. Микобактерия модифицирует внутреннюю среду фагосомы и продолжает жить и размножаться непосредственно внутри иммунной клетки. Отсутствие выделяемых токсинов и медленное деление приводят к тому, что инфекция может развиваться скрыто. Инкубационный период некоторых заболеваний, вызываемых микобактериями, может варьироваться от девяти месяцев до двадцати лет. Благодаря генетическому дублированию и высокой адаптивности микобактерии быстро вырабатывают устойчивость к антибактериальным препаратам, что значительно усложняет терапию вызываемых ими инфекций.