Mycobacterium leprae -Mycobacterium leprae
Микобактерии лепры | |
---|---|
Микрофотография Mycobacterium leprae , маленьких кирпично-красных стержней в скоплениях, сделанных из поражения кожи. Источник: CDC | |
Научная классификация | |
Домен: | |
Тип: |
« Актинобактерии »
|
Класс: | |
Порядок: | |
Семья: | |
Род: | |
Разновидность: |
M. leprae
|
Биномиальное имя | |
Микобактерии лепры
Хансен , 1874 г.
|
Mycobacterium leprae - это бактерия , вызывающая проказу , также известную как « болезнь Хансена» , хроническое инфекционное заболевание, поражающее периферические нервы ипоражающеекожу, глаза, нос и мышцы. Проказа может возникать в любом возрасте от младенчества до пожилого возраста, но она излечима, и лечение может предотвратить инвалидность. Он был открыт в 1873 году норвежским врачом Герхардом Армауэром Хансеном , который искал бактерии в узелках кожи больных проказой. Это была первая бактерия, которая была идентифицирована как вызывающая заболевание человека.
Микробиология
Это является внутриклеточными, полиморфными , некислотоустойчивым , патогенными бактериями . M. leprae - это аэробная палочка (палочковидная бактерия) с параллельными сторонами и закругленными концами, окруженная характерным восковым налетом, уникальным для микобактерий . По размеру и форме он очень напоминает Mycobacterium tuberculosis . Эта бактерия часто встречается в больших количествах в очагах лепроматозной лепры, которые обычно сгруппированы вместе, как связки сигар, или расположены частоколом. Из-за толстого воскового покрытия M. leprae окрашивается карбол-фуксином, а не традиционным окрашиванием по Граму . Попытки культивировать бактерии in vivo все еще безуспешны.
Микроскопия
Оптическая микроскопия показывает M. leprae в скоплениях, округлых массах или в группах бацилл рядом друг с другом, размером от 1-8 мкм до 0,2-0,5 мкм в диаметре. Организм был успешно выращен на искусственной среде для культивирования клеток на очень ограниченной основе исследователем Арвиндом Доплом. Это может быть использовано в качестве диагностического теста на наличие бацилл в поражениях тела пациентов с подозрением на проказу. Трудность культивирования организма, по-видимому, связана с тем, что это облигатный внутриклеточный паразит , у которого отсутствуют многие необходимые для независимого выживания гены. Сложная и уникальная клеточная стенка, которая затрудняет уничтожение представителей рода Mycobacterium, по-видимому, также является причиной чрезвычайно низкой скорости репликации. Факторы вирулентности включают воскообразное внешнее покрытие, образованное в результате производства миколиновых кислот, уникальных для Mycobacterium .
Выращивание
Поскольку культивирование in vitro, как правило, невозможно, его вместо этого выращивают на подушечках лап мыши, а в последнее время - на девятипоясных броненосцах, поскольку они, как и люди, подвержены проказе. Поскольку у броненосцев температура тела намного ниже, чем у большинства млекопитающих, это позволяет бактериям часто расти в их легких, печени и селезенке. Известно, что броненосцы заражали людей на юго-востоке Соединенных Штатов, хотя географический диапазон болезни и ее сложность расширялись.
Патогенез
Инкубационный период M. leprae может составлять от 9 месяцев до 20 лет. Он внутриклеточно реплицируется внутри гистиоцитов и нервных клеток и имеет две формы. Одной из форм является «туберкулоид», который вызывает клеточно-опосредованный ответ, ограничивающий его рост. Благодаря этой форме M. leprae размножается в месте проникновения, обычно на коже, вторгаясь и колонизируя шванновские клетки . Затем микроб вызывает Т-хелперные лимфоциты, эпителиоидные клетки и гигантскую клеточную инфильтрацию кожи, в результате чего у инфицированных людей появляются большие сплющенные пятна с приподнятыми и приподнятыми красными краями на коже. Эти пятна имеют сухие, бледные, безволосые центры, что сопровождается потерей чувствительности на коже. Потеря чувствительности может развиться в результате инвазии периферических сенсорных нервов. Macule на кожном месте входа и потере болевых ощущений являются ключевыми клиническими признаками того, что физическое лицо имеет туберкулоидную форму лепры.
Вторая форма проказы - это «лепроматозная» форма, при которой микробы размножаются внутри макрофагов в месте проникновения. Они также растут в эпителиальных тканях лица и мочек ушей. Эти Т-клетки - супрессоры , которые индуцируются многочисленны, но эпителиоидные и гигантские клетки редки или отсутствуют. При нарушении клеточно-опосредованного иммунитета в макрофагах появляется большое количество M. leprae, и у инфицированных пациентов появляются папулы в месте проникновения, отмеченные складками кожи. Постепенное разрушение кожных нервов приводит к тому, что называют «классической львиной мордой ». Обширное проникновение этого микроба может привести к серьезным повреждениям организма; например потеря костей, пальцев рук и ног.
Геном
У M. leprae самое долгое время удвоения среди всех известных бактерий, и поэтому все попытки культивирования в лаборатории были сорваны. Сравнение последовательности генома M. leprae с последовательностью M. tuberculosis дает четкое объяснение этих свойств и показывает крайний случай редуктивной эволюции . Менее половины генома содержит функциональные гены . Делеция и распад генов, по-видимому, устраняют многие важные метаболические процессы, включая производство сидерофоров , часть окислительной и большей части микроаэрофильных и анаэробных дыхательных цепей, а также многочисленные катаболические системы и их регуляторные цепи.
Первая последовательность генома штамма M. leprae была завершена в 1998 году. Последовательность генома штамма, первоначально выделенного в Тамил Наду , Индия, и обозначенного как TN , была завершена в 2013 году. Последовательность была получена комбинированным подходом с использованием автоматизированных Анализ последовательности ДНК выбранных космид и полногеномных клонов «дробовик». После завершения процесса было обнаружено, что последовательность генома содержит 3268203 пары оснований (п.о.) и имеет среднее содержание G + C 57,8%, что намного ниже соответствующих значений для M. tuberculosis , которые составляют 4 441 529 п.н. и 65,6 п.н. % G + C.
Эволюция и псевдогены
M. leprae претерпела резкое уменьшение размера генома с потерей многих генов. Это сокращение генома не является полным, и многие гены все еще присутствуют как нефункциональные псевдогены. Уменьшение размера генома размером 4,42 Мбит / с, такого как геном M. tuberculosis , до одного из 3,27 Мбит / с, приведет к потере около 1200 последовательностей, кодирующих белок . Некоторые данные показывают, что многие из генов, которые присутствовали в геноме общего предка M. leprae и M. tuberculosis , были потеряны в геноме M. leprae . 1500 генов все еще являются общими для M. leprae и M. tuberculosis .
Приложения
Информация из завершенного генома может быть полезна для разработки диагностических кожных тестов, для понимания механизмов повреждения нервов и лекарственной устойчивости, а также для определения новых лекарственных мишеней для рационального проектирования новых терапевтических режимов и лекарств для лечения лепры и ее осложнений.
Древняя M. leprae
Практически полные последовательности M. leprae из средневековых скелетов с остеологическими поражениями, указывающими на лепру из разных географических регионов Европы, были получены с использованием методов захвата ДНК и высокопроизводительного секвенирования . Древние последовательности были сопоставлены с последовательностями современных штаммов из биопсий больных лепрой, представляющих различные генотипы и географическое происхождение, что дало новое понимание ее эволюции и хода в истории, филогеографии палочки проказы и исчезновения проказы в Европе.
Верена Дж. Шуенеманн и др. продемонстрировали замечательную сохранность генома за последние 1000 лет и близкое сходство между современными и древними штаммами, предполагая, что внезапное снижение заболеваемости лепрой в Европе было вызвано не потерей вирулентности, а посторонними факторами, такими как другие инфекционные заболевания, изменения иммунитета хозяина или улучшение социальных условий.
Географические ареалы M. leprae включают: Анголу, Бразилию, Центральноафриканскую Республику, Демократическую Республику Конго, Федеративные Штаты Микронезии, Индию, Кирибати, Мадагаскар, Непал, Республику Маршалловы Острова и Объединенную Республику Танзания.
Эволюция
Ближайшим родственником M. leprae является M. lepromatosis . Эти виды разошлись 13,9 миллиона лет назад (95% наивысшей задней плотности 8,2 миллиона лет назад - 21,4 миллиона лет назад ). По подсчетам, самый недавний общий предок существующих штаммов M. leprae жил 3607 лет назад [95% наивысшей задней плотности 2204 –5525 лет назад]. Расчетная скорость замены составляла 7,67 x 10 -9 замен на сайт в год, как и у других бактерий.
Исследование геномов, выделенных из средневековых случаев, показало, что частота мутаций составляет 6,13 × 10 -9 . Авторы также показали, что лепрозная палочка в Америку была завезена из Европы.
Предполагается, что предки M. leprae и M. tuberculosis разделились 36 миллионов лет назад .
Другое исследование предполагает, что M. leprae возникла в Восточной Африке и сначала распространилась оттуда в Европу и Ближний Восток, а за последние 500 лет распространилась в Западную Африку и Америку . Глобальная статистика показывает, что 199 992 (94%) новых случаев лепры были зарегистрированы из 14 стран, каждая из которых сообщила о более чем 1000 новых случаев, и только 6% новых случаев были зарегистрированы в остальном мире.
Симптомы M. leprae
Симптомы M. leprae , также известные как проказа, - это непривлекательные язвы на коже бледного цвета, бугорки или бугорки, которые не проходят через несколько недель или месяцев, повреждение нервов, которое может привести к осложнениям, связанным со способностью ощущать чувство в руки и ноги, а также мышечная слабость. Обычно симптомы проявляются в организме через 3-5 лет. Однако у некоторых людей симптомы проявляются только через 20 лет после заражения. Такой длительный инкубационный период очень затрудняет правильную диагностику того, когда человек вступил в контакт с болезнью.
Диагностические критерии проказы
Диагноз лепры в первую очередь является клиническим. В одном эфиопском исследовании следующие критерии имели чувствительность 94% с положительной прогностической ценностью 98% при диагностике лепры. Диагноз основывался на одном или нескольких из трех признаков:
- Гипопигментированные или красноватые пятна на коже с явной потерей чувствительности
- Утолщение периферических нервов
- Кислотоустойчивые бациллы на мазках кожи или биопсийном материале
Лекарства
Mycobacterium leprae была чувствительна к дапсону (диаминодифенилсульфон, первое эффективное средство от лепры, открытое в 1940-х годах), но устойчивость к этому антибиотику начала развиваться в 1960-х годах. Терапия одним дапсоном сейчас категорически противопоказана. В настоящее время Всемирная организация здравоохранения рекомендует комплексное лекарственное лечение (MDT) , включая дапсон, рифампицин и клофазимин (оба были открыты позднее в 1960-х годах). У пациентов, получающих MDT, большая часть бацилл умирает в течение короткого промежутка времени без немедленного облегчения симптомов. Это говорит о том, что многие симптомы проказы частично связаны с наличием мертвых клеток.
Уход
В комплексной лекарственной терапии (МЛТ) используются комбинации антибиотиков, убивающих M. leprae, включая: дапсон , рифампин , клофазамин , фторхинолоны, азитромицин и миноциклин. Антибиотики необходимо принимать регулярно до завершения лечения, поскольку M. leprae имеет способность снова расти.
Профилактическая мера M. leprae - избегать тесного контакта с инфекционными людьми, которые не получают лечения. Слепота, повреждение рук и ног и паралич - все это последствия повреждения нервов, вызванного нелеченными M. leprae. Лечение не отменяет нанесенное повреждение нервов, поэтому рекомендуется как можно скорее начать лечение. В БЦЖ вакцина предлагает переменное количество защиты от проказы , в дополнение к своей основной цели туберкулеза .
использованная литература
внешние ссылки
У Scholia есть тематический профиль Mycobacterium leprae . |
- Геном Mycobacterium leprae
- « Mycobacterium leprae » . Браузер таксономии NCBI . 1769.