สาเหตุของโรควัณโรค

วงศ์ Mycobacteriaceae ของอันดับ Actinomycetales มีสกุลเดียวคือ Mycobacterium ในปี 1975 สกุลนี้มีประมาณ 30 สปีชีส์ และในปี 2000 จำนวนนี้ก็เพิ่มขึ้นเกือบ 100 สปีชีส์แล้ว เชื้อไมโคแบคทีเรียส่วนใหญ่จัดอยู่ในกลุ่มจุลินทรีย์ที่อาศัยอยู่ตามแหล่งน้ำต่างๆ และกระจายอยู่ทั่วไปในสิ่งแวดล้อม

กลุ่มปรสิตบังคับนั้นไม่มีนัยสำคัญ แต่ความสำคัญในทางปฏิบัตินั้นมีมาก และถูกกำหนดโดยสายพันธุ์ที่ทำให้เกิดวัณโรคในมนุษย์และสัตว์ มีความเห็นว่าบรรพบุรุษของไมโคแบคทีเรียที่ก่อโรคในมนุษย์คือไมโคแบคทีเรียในดินโบราณ

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ]

อนุกรมวิธานของไมโคแบคทีเรีย

ไมโคแบคทีเรียทุกชนิดแบ่งออกเป็นไมโคแบคทีเรียก่อโรคในมนุษย์และไมโคแบคทีเรียฉวยโอกาส

ในทางจุลชีววิทยาคลินิก มีการใช้วิธีการต่างๆ หลายวิธีในการจำแนกไมโคแบคทีเรีย:

• ด้วยความเร็วและอุณหภูมิที่เหมาะสมในการเจริญเติบโต ความสามารถในการสร้างเม็ดสี
• สำหรับสารประกอบที่มีความสำคัญทางคลินิก

แบคทีเรียไมโคแบคทีเรียที่ก่อให้เกิดวัณโรครวมเข้าเป็นกลุ่ม M. tuberculosis ซึ่งได้แก่ M. tuberculosis, M. bovis, M. bovis BCG, M. africanum, M. microti, M. canettii เมื่อไม่นานมานี้ ได้เพิ่ม M. pinnipedii และ M. sarrae ซึ่งมีความเกี่ยวข้องทางสายวิวัฒนาการกับ M. microti และ M. bovis เข้าไปด้วย

ไมโคแบคทีเรียที่เหลือที่ก่อให้เกิดไมโคแบคทีเรียชนิดต่างๆ จัดอยู่ในกลุ่มไมโคแบคทีเรียที่ไม่ใช่เชื้อวัณโรค คอมเพล็กซ์ต่อไปนี้แตกต่างจากกลุ่มนี้: M. avium ซึ่งประกอบด้วย M. avium, M. intracellulare, M. scrofulaceum; M.fortuitum รวมถึงชนิดย่อย M.fortuitum และ M. chelonae และ M. terrae รวมถึง M. terrae, M. triviale และ M. nonchromogenicum กลุ่มที่สำคัญที่สุดคือเชื้อก่อโรคโรคเรื้อน M. leprae เช่นเดียวกับเชื้อก่อโรคแผลในกระเพาะ Buruli M. ulcerans

การจำแนกประเภทนี้จะรวมสายพันธุ์ของไมโคแบคทีเรียที่มีความสำคัญทางคลินิกเหมือนกันเข้าด้วยกัน เมื่อการแยกความแตกต่างที่ละเอียดกว่านั้นไม่จำเป็น วิธีการทางชีววิทยา ชีวเคมี และโมเลกุลใช้เพื่อระบุสายพันธุ์ภายในกลุ่มและกลุ่มต่างๆ

การจำแนกประเภทไมโคแบคทีเรียที่ไม่เป็นวัณโรคโดยอาศัยความแตกต่างทางวัฒนธรรมได้รับการพัฒนาขึ้นโดย Runyon ในปีพ.ศ. 2502 จากการระบุดังกล่าว พบว่าสามารถแบ่งกลุ่มไมโคแบคทีเรียได้ 4 กลุ่ม

กลุ่มที่ 1 - ไมโคแบคทีเรียมโฟโตโครโมเจนิก

กลุ่มนี้รวมถึงไมโคแบคทีเรียที่ไม่มีเม็ดสีเมื่อปลูกในที่มืด แต่จะมีสีเหลืองสดหรือสีเหลืองส้มหลังจากได้รับแสง สายพันธุ์ที่ก่อโรคได้ซึ่งอยู่ในกลุ่มนี้ ได้แก่ M. asiaticum, M. kansasii, M. marinum, M. simiae ในบรรดาไมโคแบคทีเรียในกลุ่มนี้มีทั้งที่เติบโตเร็ว (M. marinum) และที่เติบโตช้า (M. asiaticum, M. kansasii) อุณหภูมิการเจริญเติบโตที่เหมาะสมจะอยู่ระหว่าง 25 ^° C สำหรับ M. simiae, 32-33 ^° C สำหรับ M. marinum และ 37 ^° C สำหรับ M. asiaticum

สายพันธุ์ที่มีความสำคัญทางคลินิกมากที่สุดในประเทศของเราคือ M. kansasii ซึ่งพบในแหล่งน้ำ สายพันธุ์ M. kansasii (M. luciflavum) ทำให้เกิดโรคในมนุษย์ มันเติบโตในอาหารไข่เป็นอาณานิคมที่ขรุขระหรือเรียบโดยมีอุณหภูมิที่เหมาะสมคือ 37 ^° C ในทางสัณฐานวิทยา แบคทีเรียมีความยาวปานกลาง จนถึงปัจจุบันมีการอธิบายสายพันธุ์ M. kansasii สองสายพันธุ์ ได้แก่ สีส้มและสีขาว เมื่อนำ M. kansasii เข้าสู่หนูตะเภา M. kansasii จะทำให้แทรกซึมและอุดตันต่อมน้ำเหลืองในบริเวณนั้น

กลุ่มที่ 2 - แบคทีเรียไมโคแบคทีเรียชนิด scotochromogenic (จากคำภาษากรีก scotos ซึ่งแปลว่า ความมืด)

กลุ่มนี้ได้แก่ ไมโคแบคทีเรียที่สร้างเม็ดสีในที่มืด มีอัตราการเติบโต 30-60 วัน กลุ่มนี้ได้แก่ M. aquae (M. gordonae) และ M. scrofulaceum

แบคทีเรียม. scrofulaceum ถือเป็นสายพันธุ์ที่ก่อโรคได้ แบคทีเรียมชนิดนี้เติบโตเป็นอาณานิคมสีส้มหรือเรียบในอาหารเลี้ยงเชื้อไข่ แบคทีเรียมชนิดนี้มีรูปร่างเป็นแท่ง สั้นหรือยาว พวกมันเติบโตที่อุณหภูมิ 25-37 ^องศาเซลเซียส ในเด็ก พวกมันทำให้ต่อมน้ำเหลืองและปอดได้รับความเสียหาย

M. aquae (M. gordonae) จัดอยู่ในกลุ่มแบคทีเรียไมโคแบคทีเรียที่อาศัยอยู่ตามแหล่งน้ำ แบคทีเรียชนิดนี้เจริญเติบโตในอาหารเลี้ยงไข่เป็นอาณานิคมสีส้มที่อุณหภูมิ 25-37 °C โดยลักษณะทางสัณฐานวิทยา แบคทีเรียไมโคแบคทีเรียชนิดนี้มีรูปร่างเป็นแท่งและยาวปานกลาง (>5 ไมโครเมตร) พบได้ในแหล่งน้ำ

กลุ่มที่ 3 - ไมโคแบคทีเรียที่ไม่เกิดโฟโตโครโมเจนิก

กลุ่มนี้ได้แก่ ไมโคแบคทีเรียที่ไม่สร้างเม็ดสีหรือมีสีเหลืองซีดที่ไม่เข้มขึ้นเมื่อได้รับแสง พวกมันจะเติบโตเป็นเวลา 2-3 หรือ 5-6 สัปดาห์ ได้แก่ M. avium, M. intracellulare, M. xenopi, M. terrae, M. gastri, M. hattey, M. bruiiense

M. avium (แบคทีเรียไมโคแบคทีเรียในนก) เติบโตในอาหารเลี้ยงเชื้อ Lowenstein-Jensen ในรูปของกลุ่มที่มีเม็ดสีหรือมีเม็ดสีอ่อนๆ ที่อุณหภูมิ 37 ^° C และ 45 ^° C โดยลักษณะทางสัณฐานวิทยา แบคทีเรียชนิดนี้มีลักษณะเป็นแท่งยาวปานกลาง แบคทีเรียชนิดนี้สามารถก่อโรคในมนุษย์และในสัตว์ทดลองและสัตว์เลี้ยงบางชนิด (เช่น หมู) โดยพบแบคทีเรียชนิดนี้ในน้ำและดิน

M. xenopi ถูกแยกออกมาจากคางคก เชื้อที่ยังไม่เจริญเติบโตจะเติบโตเป็นกลุ่มที่ไม่มีเม็ดสี ต่อมาจะมีเม็ดสีเหลืองปรากฏขึ้น ลักษณะทางสัณฐานวิทยาของเชื้อ M. xenopi จะเป็นแท่งยาว เชื้อ M. xenopi จะเติบโตได้ที่อุณหภูมิ 40-45 ^องศาเซลเซียส เชื้อ M. xenopi สามารถก่อโรคในมนุษย์ได้

M. terrae ถูกแยกจากหัวไชเท้าเป็นครั้งแรก พวกมันเติบโตในอาหาร Lowenstein-Jensen และเป็นโคโลนีที่ไม่มีเม็ดสี อุณหภูมิการเจริญเติบโตที่เหมาะสมคือ 37 ^° C ในทางสัณฐานวิทยา พวกมันแสดงเป็นแท่งที่มีความยาวปานกลาง หรือที่เรียกว่าซาโปรไฟต์

กลุ่มที่ 4 - ไมโคแบคทีเรียที่เติบโตเร็ว

ไมโคแบคทีเรียที่อยู่ในกลุ่มนี้มีลักษณะเฉพาะคือเติบโตอย่างรวดเร็ว (นานถึง 7-10 วัน) พวกมันเติบโตในรูปแบบของกลุ่มที่มีเม็ดสีหรือไม่มีเม็ดสี โดยส่วนใหญ่มักจะอยู่ในรูปแบบ R การเจริญเติบโตที่ดีจะเกิดขึ้นเป็นเวลา 2-5 วันที่อุณหภูมิ 25 ^องศาเซลเซียส กลุ่มนี้รวมถึงไมโคแบคทีเรียที่อาจทำให้เกิดโรคได้ เช่น M.fortuitum เช่นเดียวกับไมโคแบคทีเรียที่อาศัยอยู่ตามแหล่งอาหาร เช่น M. phlei, M. smegmatis เป็นต้น M. fortuitum จะทำให้มองเห็นการเจริญเติบโตในอาหารเลี้ยงไข่ได้ในวันที่ 2-4 ในรูปแบบของ "ดอกกุหลาบ" ในทางสัณฐานวิทยา ไมโคแบคทีเรียจะแสดงเป็นแท่งสั้น ในอาหารเลี้ยงไข่ Lowenstein-Jensen พวกมันสามารถดูดซับสีเขียวมาลาไคต์และเปลี่ยนเป็นสีเขียวได้ พวกมันแพร่หลายในธรรมชาติ

การจำแนกประเภท Runyon ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าสะดวกมากในการระบุประเภทของไมโคแบคทีเรียที่พบได้บ่อยที่สุด อย่างไรก็ตาม การค้นพบสายพันธุ์ใหม่และการเกิดขึ้นของไมโคแบคทีเรียรูปแบบกลางที่เพิ่มมากขึ้นทำให้การลงทะเบียนสายพันธุ์เหล่านี้ในกลุ่ม Runyon กลุ่มใดกลุ่มหนึ่งทำได้ยาก

เชื้อวัณโรคเป็นสายพันธุ์ที่วิวัฒนาการมาในช่วงอายุน้อย เมื่อไม่นานมานี้ มีแนวโน้มที่จะแบ่งเชื้อวัณโรคออกเป็นกลุ่มหรือวงศ์ สายพันธุ์ที่สำคัญที่สุดคือสายพันธุ์ที่อยู่ในวงศ์ปักกิ่ง ซึ่งมีลักษณะเฉพาะคือมีพฤติกรรมแบบโคลนและสามารถทำให้เกิดการระบาดของวัณโรคในระดับจุลภาคได้

สัณฐานวิทยาของไมโคแบคทีเรีย

ไมโคแบคทีเรียเป็นเซลล์รูปแท่งบางๆ ที่มีคุณสมบัติเฉพาะตัวคือทนต่อกรดและแอลกอฮอล์ (ในระยะการเจริญเติบโตระยะหนึ่ง) ใช้ออกซิเจน เมื่อย้อมตามแกรม พวกมันจะเป็นแกรมบวกที่อ่อนแอ ไมโคแบคทีเรียอยู่นิ่ง ไม่สร้างสปอร์ ไม่มีโคนิเดียหรือแคปซูล พวกมันเติบโตช้าหรือช้ามากในอาหารเลี้ยงเชื้อที่มีความหนาแน่น ในอุณหภูมิที่เหมาะสม โคโลนีที่มองเห็นได้จะปรากฏขึ้นหลังจาก 2-60 วัน โคโลนีมีสีชมพู ส้ม หรือเหลือง โดยเฉพาะเมื่อเติบโตในแสง เม็ดสีไม่แพร่กระจาย พื้นผิวของโคโลนีมักจะด้าน (ชนิด S) หรือหยาบ (ชนิด R) ไมโคแบคทีเรียมักเติบโตในรูปแบบของเมือกหรือโคโลนีที่มีรอยย่น บนอาหารเลี้ยงเชื้อที่เป็นของเหลว ไมโคแบคทีเรียจะเติบโตบนพื้นผิว ฟิล์มแห้งที่บอบบางจะหนาขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป กลายเป็นรอยย่นเป็นปุ่มๆ และกลายเป็นสีเหลือง น้ำซุปยังคงโปร่งใสและสามารถเติบโตแบบกระจายตัวได้เมื่อมีผงซักฟอกอยู่ด้วย ในกลุ่มเล็กของ M. tuberculosis (กล่าวคือ ในระยะเริ่มต้น) จะมีการสร้างโครงสร้างที่คล้ายกับสาย ซึ่งเป็นลักษณะที่สัมพันธ์กับปัจจัยสาย

เมื่อย้อมด้วยคาร์บอลฟุคซิน ไมโคแบคทีเรีย ทูเบอร์คูโลซิสจะปรากฏเป็นแท่งสีแดงราสเบอร์รี่บางๆ โค้งเล็กน้อย โดยมีจำนวนเม็ดแตกต่างกัน

ความยาวของไมโคแบคทีเรียอยู่ที่ประมาณ 1-10 ไมโครเมตร และความกว้างอยู่ที่ 0.2-0.7 ไมโครเมตร บางครั้งอาจพบรูปแบบโค้งหรือบิดเบี้ยว จุลินทรีย์ที่อยู่โดดเดี่ยว เป็นคู่ หรือเป็นกลุ่มจะโดดเด่นบนพื้นหลังสีน้ำเงินของส่วนประกอบอื่นๆ ในการเตรียม เซลล์แบคทีเรียมักจัดเรียงในรูปแบบเลขโรมัน "V"

การเตรียมสารยังสามารถเผยให้เห็นรูปแบบที่เปลี่ยนแปลงไปของเชื้อก่อโรคที่ทนต่อกรดค็อกคอยด์ได้ เช่น โครงสร้างทรงกลมมนหรือคล้ายไมซีเลียม ในกรณีนี้ จะต้องยืนยันคำตอบเชิงบวกด้วยวิธีการเพิ่มเติม

โครงสร้างของผนังเซลล์ของไมโคแบคทีเรีย

ผนังเซลล์ของไมโคแบคทีเรียเป็นส่วนที่มีความซับซ้อนมากที่สุดเมื่อเทียบกับโพรคาริโอตอื่นๆ

ในขณะที่แบคทีเรียแกรมลบมีเยื่อหุ้มสองชั้น ผนังเซลล์ของแบคทีเรียไมโคแบคทีเรียประกอบด้วยหลายชั้น ซึ่งบางชั้นมีน้ำตาลและมีลักษณะเฉพาะคือมีองค์ประกอบที่ค่อนข้างคงที่ ชั้นนอกมีองค์ประกอบทางเคมีที่เปลี่ยนแปลงและแสดงโดยไขมันเป็นหลัก ซึ่งส่วนใหญ่เป็นกรดไมโคลิกและอนุพันธ์ของกรดไมโคลิก ตามกฎแล้ว ชั้นเหล่านี้จะไม่สามารถมองเห็นได้ภายใต้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน โครงสร้างหลักของผนังเซลล์คือเปปไทด์ไกลแคนที่เชื่อมขวาง ซึ่งเป็นชั้นที่มีอิเล็กตรอนหนาแน่น ชั้นอะราบิโนกาแลกแทนจะทำซ้ำชั้นเปปไทด์ไกลแคน โดยสร้างสโตรมาของโพลีแซ็กคาไรด์ของผนังเซลล์ มีจุดเชื่อมต่อกับชั้นเปปไทด์ไกลแคนและมีโครงสร้างสำหรับยึดกรดไมโคลิกและอนุพันธ์ของกรดไมโคลิก

กรดไมโคลิกมีอยู่ในรูปของซัลโฟลิปิดอิสระและแฟกเตอร์สายสะดือ ซึ่งการปรากฏของกรดไมโคลิกบนพื้นผิวเซลล์นั้นสัมพันธ์กับการก่อตัวของกลุ่มแบคทีเรีย M. tuberculosis ในรูปของแฟลกเจลลา กรดไมโคลิกมีความพิเศษและมีบทบาทสำคัญต่อโครงสร้างและสรีรวิทยาของไมโคแบคทีเรีย ทำให้กรดไมโคลิกเป็นเป้าหมายที่ยอดเยี่ยมสำหรับการบำบัดแบบเอทิโอโทรปิก

ชั้นไกลโคลิปิดเรียกว่า "ไมโคไซด์" และบางครั้งจะเปรียบเทียบกับไมโครแคปซูล ไมโคไซด์มีโครงสร้างและหน้าที่คล้ายคลึงกับลิโปโพลีแซ็กคาไรด์ของเยื่อหุ้มชั้นนอกของแบคทีเรียแกรมลบ แต่ขาดความก้าวร้าว อย่างไรก็ตาม ไมโคไซด์มีพิษและทำให้เกิดเนื้อเยื่ออักเสบ (เช่นเดียวกับแฟกเตอร์สายสะดือและซัลโฟลิปิด)

เยื่อหุ้มเซลล์และชั้นของผนังเซลล์มีช่องหรือรูพรุนแทรกอยู่ ซึ่งเราสามารถแยกรูพรุนแบบเฉื่อยๆ ที่มีอายุสั้น ทำหน้าที่ควบคุมการแพร่กระจายของสาร และช่องพรุนที่มีอายุยืนยาว ทำหน้าที่ขนส่งสารโดยอาศัยพลังงาน

ส่วนประกอบอีกประการหนึ่งของผนังเซลล์ของแบคทีเรียไมโคแบคทีเรียคือลิโปอาราบิโนแมนแนน ซึ่งจะยึดติดกับเยื่อหุ้มพลาสมา แทรกซึมเข้าไปในผนังเซลล์ และออกมาที่พื้นผิว ในแง่นี้ ลิโปอาราบิโนแมนแนนจะคล้ายกับกรดลิโปทีโคอิกของแบคทีเรียแกรมบวก หรือลิโปโพลีแซ็กคาไรด์โอแอนติเจนของแบคทีเรียแกรมลบ เศษชิ้นส่วนปลายสุดของลิโปอาราบิโนแมนแนน ซึ่งส่วนใหญ่เป็นอนุมูลแมนโนส จะยับยั้งการทำงานของทีลิมโฟไซต์และเม็ดเลือดขาวในเลือดส่วนปลายอย่างไม่จำเพาะเจาะจง ส่งผลให้การตอบสนองทางภูมิคุ้มกันต่อแบคทีเรียไมโคแบคทีเรียหยุดชะงัก

ความแปรปรวนและรูปแบบการดำรงอยู่ของไมโคแบคทีเรีย

การคงอยู่ของแบคทีเรียมีความสำคัญต่อการเกิดโรคเป็นพิเศษ การทดลองในห้องปฏิบัติการที่ดำเนินการในหลอดทดลองและในร่างกายแสดงให้เห็นว่ายาฆ่าเชื้อแบคทีเรียไอโซไนอาซิดและไพราซินาไมด์จะฆ่าไมโคแบคทีเรียได้เฉพาะในระยะการสืบพันธุ์เท่านั้น หากไมโคแบคทีเรียอยู่ในช่วงที่มีกิจกรรมการเผาผลาญต่ำ (กล่าวคือ การเจริญเติบโตของแบคทีเรียถูกระงับเกือบหมดและแบคทีเรียอาจถูกเรียกว่า "พักตัว") ยาฆ่าเชื้อแบคทีเรียจะไม่ส่งผลกระทบต่อแบคทีเรีย สถานะนี้มักเรียกว่าพักตัว และจุลินทรีย์จะถูกเรียกว่าเชื้อที่คงอยู่ เชื้อที่คงอยู่จะไม่ไวต่อยาเคมีบำบัด กล่าวคือ พวกมันมีพฤติกรรมเหมือนจุลินทรีย์ที่ดื้อยา ในความเป็นจริง พวกมันสามารถคงความไวต่อยาไว้ได้

ยาเคมีบำบัดและปัจจัยของระบบภูมิคุ้มกันของร่างกายเป็นตัวกระตุ้นที่ทรงพลังในการเปลี่ยนผ่านของเซลล์ไมโคแบคทีเรียไปสู่สภาวะสงบนิ่ง เชื้อที่คงอยู่สามารถคงอยู่ในรอยโรคได้เป็นเวลาหลายเดือนหรือหลายปี ในระหว่างที่เชื้อยังคงอยู่ เชื้อไมโคแบคทีเรียสามารถเปลี่ยนเป็นรูปแบบ L ได้ ในรูปแบบนี้ เชื้อไมโคแบคทีเรียจะแสดงกิจกรรมการเผาผลาญที่ต่ำมาก โดยมุ่งเป้าไปที่การเพิ่มความหนาของผนังเซลล์และเมทริกซ์นอกเซลล์เป็นหลัก ซึ่งป้องกันการแพร่กระจายของสารอย่างง่าย นอกจากนี้ เชื้อไมโคแบคทีเรียยังสะสมสารทางพันธุกรรม ซึ่งเพิ่มโอกาสในการสร้างเซลล์ที่ทำงานได้ตามปกติเมื่อเกิดสภาวะที่เอื้ออำนวย การตรวจหารูปแบบ L ด้วยวิธีการทางจุลชีววิทยามาตรฐานเป็นเรื่องยาก

หากเชื้อไมโคแบคทีเรียที่หลับใหลกลับมามีกิจกรรมทางเมตาบอลิซึมอีกครั้งและเริ่มขยายตัวระหว่างการให้เคมีบำบัด เชื้อไมโคแบคทีเรียเหล่านั้นจะตายอย่างรวดเร็ว หากการให้เคมีบำบัดสิ้นสุดลง เชื้อไมโคแบคทีเรียที่ "ฟื้นคืนชีพ" ดังกล่าวจะยังคงขยายตัวต่อไปและทำให้โรคกลับมาเป็นซ้ำอีก ซึ่งอธิบายถึงเหตุผลที่ต้องใช้เคมีบำบัดเป็นเวลานานและใช้เคมีบำบัดป้องกันระยะสั้นในเวลาต่อมา ซึ่งโดยปกติแล้วจะใช้ตามฤดูกาล

สรีรวิทยาของไมโคแบคทีเรีย

ในอาณาจักรของโพรคาริโอต ไมโคแบคทีเรียเป็นผู้นำที่ไม่มีใครโต้แย้งในสาขาการสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์ที่ซับซ้อน พวกมันอาจมีกระบวนการเผาผลาญที่ยืดหยุ่นที่สุด ซึ่งทำให้เกิดความแปรปรวนที่จำเป็นต่อการอยู่รอดทั้งในสภาพแวดล้อมภายนอกและในสิ่งมีชีวิตขนาดใหญ่ จนถึงปัจจุบัน มีการอธิบายปฏิกิริยาทางเอนไซม์มากกว่า 100 ปฏิกิริยา ซึ่งแสดงให้เห็นถึงลักษณะที่แตกแขนงและซับซ้อนของกระบวนการเผาผลาญของไมโคแบคทีเรีย เพื่อสังเคราะห์สารประกอบขั้นสุดท้ายหรือให้การทำงานทางสรีรวิทยาที่จำเป็นในไมโคแบคทีเรีย เส้นทางการเผาผลาญแบบคู่ขนานสามารถดำเนินการได้ขึ้นอยู่กับความพร้อมของสารตั้งต้น สภาพแวดล้อมทางเคมี การจัดหาวงจรการหายใจด้วยส่วนประกอบที่จำเป็น (ไอออนโลหะ ความดันบางส่วนของออกซิเจน คาร์บอนไดออกไซด์ ฯลฯ)

คุณสมบัติทางชีวเคมีของไมโคแบคทีเรีย

[ 5 ], [ 6 ], [ 7 ], [ 8 ], [ 9 ], [ 10 ]

การเผาผลาญไขมัน

ไขมันผนังเซลล์ ซึ่งคิดเป็นร้อยละ 60 ของมวลแห้งของเซลล์ กำหนดคุณสมบัติทางสี สรีรวิทยา และนิเวศวิทยาที่ไม่เป็นมาตรฐานของไมโคแบคทีเรีย

ลิพิดจำเพาะของไมโคแบคทีเรียที่อธิบายจนถึงปัจจุบันแบ่งออกเป็น 7 กลุ่มหลักตามลักษณะโครงสร้าง:

1. อนุพันธ์กรดไขมันของคาร์โบไฮเดรต (ส่วนใหญ่เป็นเทรฮาโลส - แฟกเตอร์สาย):
2. ฟอสฟาติดิลไมโออิโนซิทอลแมนโนไซด์:
3. อนุพันธ์กรดไขมันของเปปไทด์
4. N-acylpeptide glycosides - ไมโคไซด์ C;
5. เอสเทอร์ของกรดไขมันของพไทโอเซอรอล
6. ไมโคไซด์ เอ, บี.จี;
7. ไมโคเลตกลีเซอรอล

ลิพิดกลุ่มที่ 4-6 พบเฉพาะในไมโคแบคทีเรียเท่านั้น

ในบรรดากรดที่มีเอกลักษณ์เฉพาะตัวที่น่าสังเกตคือกรดทูเบอร์คูโลสเตียริกและกรดทูเบอร์คูโลปาล์มิติก ซึ่งเป็นสารตั้งต้นของกรดไมโคลิก

กรดไมโคลิกเป็นกลุ่มของกรดไขมันโมเลกุลสูงที่มีความยาวโซ่มากถึง 84 อะตอมคาร์บอน โครงสร้างของโซ่หลักนั้นถูกกำหนดโดยตำแหน่งเชิงระบบของจุลินทรีย์และเงื่อนไขการเจริญเติบโต ปฏิกิริยาที่ต่ำของกรดไมโคลิกทำให้ผนังเซลล์ของไมโคแบคทีเรียมีความต้านทานต่อสารเคมีสูง ไมโคเลตจะยับยั้งการแตกตัวของเอนไซม์ที่ผนังเซลล์และปฏิกิริยาของอนุมูลอิสระ

ปัจจัยสายสะดือจัดอยู่ในกลุ่มไขมัน 1 ซึ่งเกี่ยวข้องกับความเป็นพิษสูงของไมโคแบคทีเรียและความรุนแรงของโรค

ลิพิดที่มีฤทธิ์ผิว หรือซัลโฟลิปิด มีบทบาทสำคัญในการปรับตัวภายในเซลล์ของไมโคแบคทีเรีย เมื่อรวมกับแฟกเตอร์สายสะดือ ลิพิดจะสร้างคอมเพล็กซ์เมมเบรนทรอปิกที่เป็นพิษต่อเซลล์

Lipoarabinomannan เป็นส่วนผสมที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันของไลโปโพลีแซ็กคาไรด์โมเลกุลสูง ได้แก่ พอลิเมอร์แบบกิ่งก้านของอะราบิโนสและแมนโนสกับอนุพันธ์ไดอะซิลกลีเซอรอลของกรดปาล์มิติกและกรดทูเบอร์คูโลสเตียริก

ไมโคไซด์ C เป็นไกลโคลิปิดเปปไทด์ที่สร้างเยื่อหุ้มชั้นนอกของไมโคแบคทีเรีย ซึ่งสามารถสังเกตได้ภายใต้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนเป็นโซนโปร่งใสที่ขอบของเซลล์ ไมโคไซด์เป็นสารประกอบเฉพาะสายพันธุ์ คุณสมบัติแอนติเจนของไมโคแบคทีเรียขึ้นอยู่กับประเภทของมัน

องค์ประกอบเชิงปริมาณและเชิงคุณภาพของสารประกอบไขมันของไมโคแบคทีเรียเป็นแบบไดนามิกและขึ้นอยู่กับอายุของเซลล์ องค์ประกอบของสารอาหาร และลักษณะทางฟิสิกเคมีของสภาพแวดล้อม เซลล์ไมโคแบคทีเรียที่อายุน้อยเริ่มสร้างผนังเซลล์โดยการสังเคราะห์ไลโปโพลีแซ็กคาไรด์ที่มีโซ่อะลิฟาติกค่อนข้างสั้น ในระยะนี้ เซลล์เหล่านี้ค่อนข้างเปราะบางและเข้าถึงระบบภูมิคุ้มกันได้ เมื่อผนังเซลล์เติบโตขึ้นและสร้างไขมันโมเลกุลสูง ไมโคแบคทีเรียจะดื้อยาและไม่สนใจปฏิสัมพันธ์กับระบบภูมิคุ้มกัน

การเผาผลาญคาร์โบไฮเดรต

แหล่งคาร์บอนที่ต้องการมากที่สุดสำหรับไมโคแบคทีเรียคือกลีเซอรอล

คาร์โบไฮเดรตที่สำคัญที่สุดคืออะราบิโนส แมนโนส และมอลโตส ซึ่งคิดเป็นมากกว่าครึ่งหนึ่งของแซ็กคาไรด์ทั้งหมด นอกจากนี้ เทรฮาโลส กลูโคส ฟรุกโตส กาแลกโตส แรมโนส และแซ็กคาไรด์อื่นๆ บางส่วนมีบทบาทในกิจกรรมที่สำคัญของเซลล์ ในกรณีนี้ การสังเคราะห์เกิดขึ้นตามเส้นทางไฮโดรเลสและอัลโดเลส เส้นทางไพรูเวตใช้ในการสังเคราะห์ไกลโคเจน อะราบิโนสและแมนโนสมีส่วนร่วมในการก่อตัวของสารประกอบโครงสร้างที่สำคัญ เส้นทางเพนโทสฟอสเฟตของออกซิเดชันกลูโคสใช้เพื่อให้ได้พลังงาน ซึ่งได้รับจากเอนไซม์มาเลต ไอโซซิเตรต และซักซิเนตดีไฮโดรจีเนส ซึ่งทำให้ระบบทางเดินหายใจมีความยืดหยุ่น

เส้นทางไกลออกซิเลตซึ่งไมโคแบคทีเรียใช้ในการรวมกรดไขมันอิสระที่สะสมระหว่างการเติบโตของไมโคแบคทีเรียเข้าสู่วัฏจักรกรดไตรคาร์บอกซิลิกนั้นมีความพิเศษ วัฏจักรนี้ดึงดูดความสนใจของนักวิจัยเนื่องจากเป็นกลไกที่เป็นไปได้สำหรับการเคลื่อนตัวทางเคมีของไมโคแบคทีเรียระหว่างการคงอยู่

การเผาผลาญไนโตรเจนและกรดอะมิโน

อัตราการใช้ไนเตรต ไนไตรต์ และไฮดรอกซีลามีนของไมโคแบคทีเรียสามารถนำมาใช้เพื่อระบุชนิดได้ ไมโคแบคทีเรียชอบแอสพาราจีนเป็นแหล่งไนโตรเจน การสังเคราะห์กรดอะมิโนเป็นกระบวนการที่ต้องอาศัยพลังงานและเกิดขึ้นจากกลุ่มเอนไซม์ที่ช่วยให้สามารถใช้สารประกอบกรดอะมิโนอื่นๆ เช่น กลูตาเมตได้

กิจกรรมไนไตรต์และไนเตรตรีดักเตส

แบคทีเรียไมโคแบคทีเรียม ทูเบอร์คูโลซิสสามารถสร้างอะดีโนซีนไตรฟอสเฟต (ATP) ได้โดยการถ่ายโอนอิเล็กตรอนไปตามสายโซ่ของตัวพาที่ลงท้ายด้วย NO ₃แทนที่จะเป็น O ₂ปฏิกิริยาเหล่านี้จะลด NO ₃ให้เป็น NH ₃ในปริมาณที่จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์กรดอะมิโน พิวรีน และไพริมิดีนเบส ซึ่งทำได้โดยการทำงานแบบต่อเนื่องของไนเตรตและไนไตรต์รีดักเตส

กิจกรรมของคาตาเลสและเปอร์ออกซิเดส

คาตาเลสป้องกันการสะสมของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการเกิดออกซิเดชันแบบใช้ออกซิเจนของฟลาโวโปรตีนที่ลดลง กิจกรรมของเอนไซม์ขึ้นอยู่กับค่า pH ของตัวกลางและอุณหภูมิ ที่อุณหภูมิ 56 °C คาตาเลสจะไม่ทำงาน มีการทดสอบการอยู่ในกลุ่มของไมโคแบคทีเรียที่ก่อโรคโดยอาศัยการไม่ทนความร้อนของคาตาเลส

เป็นที่ทราบกันดีว่า 70% ของสายพันธุ์ Mycobacterium tuberculosis ที่ต้านทานไอโซไนอาซิดจะสูญเสียกิจกรรมคาตาเลสและเปอร์ออกซิเดส

กิจกรรมของเปอร์ออกซิเดสและคาตาเลสดำเนินการโดยเอนไซม์เชิงซ้อนตัวเดียวกัน

[ 11 ], [ 12 ], [ 13 ], [ 14 ], [ 15 ]

วิตามินและโคเอนไซม์

เชื้อแบคทีเรียวัณโรคมีวิตามินบี (ไรโบฟลาวิน ไพริดอกซีน ไซยาโนโคบาลามิน ไทอามีน) วิตามินซีและเค กรดพารา-อะมิโนเบนโซอิก กรดแพนโททีนิกและนิโคตินิก ไบโอติน และกรดโฟลิก

การเผาผลาญ โภชนาการ และการหายใจของไมโคแบคทีเรีย

ในสภาวะปกติที่เอื้ออำนวย เชื้อวัณโรคเป็นเชื้อที่เจริญในอากาศและมีโซไฟล์อย่างเข้มงวด กล่าวคือ เชื้อวัณโรคเจริญเติบโตได้ในสภาวะที่มีออกซิเจนและในอุณหภูมิระหว่าง 30-42 ^องศาเซลเซียส โดยเจริญเติบโตได้ดีที่อุณหภูมิ 37 ^องศาเซลเซียส ในสภาวะภายนอกที่ไม่เอื้ออำนวยและ/หรือขาดออกซิเจน เชื้อวัณโรคจะแสดงตัวเป็นเชื้อไมโครแอโรไฟล์และแม้กระทั่งเชื้อที่ไม่ใช้ออกซิเจน ในกรณีนี้ การเผาผลาญของเชื้อจะเปลี่ยนแปลงไปอย่างมาก

_{ในแง่ของการบริโภคออกซิเจนและการพัฒนาของระบบออกซิเดส ไมโคแบคทีเรียมีความคล้ายคลึงกับเชื้อราที่แท้จริง วิตามินเค 9}ทำหน้าที่เป็นตัวเชื่อมระหว่าง NADH ดีไฮโดรจีเนสและไซโตโครมบีในระบบถ่ายโอนของสกุลไมโคแบคทีเรียม ระบบไซโตโครมนี้คล้ายกับระบบไมโตคอนเดรีย มีความไวต่อไดไนโตรฟีนอล เช่นเดียวกับในสิ่งมีชีวิตระดับสูง

การหายใจแบบที่อธิบายไว้ไม่ใช่แหล่งเดียวของการสร้าง ATP นอกจากปลาย O2 _แล้วไมโคแบคทีเรียยังสามารถใช้ห่วงโซ่การหายใจที่ถ่ายโอนอิเล็กตรอนและสิ้นสุดที่ไนเตรต (NO3- ₎^ได้ อีกด้วย แหล่งสำรองของระบบทางเดินหายใจของไมโคแบคทีเรียคือวงจรไกลออกซิเลต

การหายใจแบบไร้ออกซิเจน (ภายใน) ซึ่งเกิดขึ้นในบรรยากาศที่มีความเข้มข้นของออกซิเจนน้อยกว่า 1% จะได้รับการกระตุ้นโดยสารประกอบอะไซด์ ซึ่งช่วยลดการเกิดออกซิเดชันของไพรูเวตหรือเทรฮาโลส

การเจริญเติบโตและการสืบพันธุ์ของไมโคแบคทีเรีย

แบคทีเรียไมโคแบคทีเรียมทูเบอร์คูโลซิสมีการสืบพันธุ์ช้ามาก โดยมีระยะเวลาในการแบ่งตัวเป็นสองเท่าคือ 18-24 ชั่วโมง (แบคทีเรียปกติจะแบ่งตัวทุกๆ 15 นาที) ดังนั้น เพื่อให้แบคทีเรียกลุ่มปกติเติบโตได้อย่างเห็นได้ชัด ต้องใช้เวลาอย่างน้อย 4-6 สัปดาห์ สาเหตุประการหนึ่งที่ทำให้แบคทีเรียไมโคแบคทีเรียมีการสืบพันธุ์ช้าคือความสามารถในการดูดซับน้ำได้อย่างชัดเจน ซึ่งทำให้การแพร่กระจายของสารอาหารมีความซับซ้อน สาเหตุนี้น่าจะเกิดจากพันธุกรรมและเกี่ยวข้องกับโครงสร้างของแบคทีเรียไมโคแบคทีเรียที่ซับซ้อนกว่า ตัวอย่างเช่น เป็นที่ทราบกันดีว่าแบคทีเรียส่วนใหญ่มีโอเปรอนไรโบโซมไรโบนิวคลีอิกแอซิด (rRNA) หลายชุด แบคทีเรียไมโคแบคทีเรียที่เติบโตช้า (M. tuberculosis, M. leprae) มีโอเปรอนหนึ่งชุด ส่วนแบคทีเรียที่เติบโตเร็ว (M. smegmatis) มีโอเปรอนเพียงสองชุดเท่านั้น

เมื่อเพาะเลี้ยงในอาหารเหลว เชื้อไมโคแบคทีเรียจะเติบโตบนพื้นผิว ฟิล์มแห้งที่บอบบางจะหนาขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป กลายเป็นปุ่มๆ และย่น และมีสีเหลืองอ่อนๆ ซึ่งมักจะเปรียบเทียบกับสีงาช้าง น้ำซุปจะยังคงใส และการเจริญเติบโตแบบกระจายตัวจะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อมีผงซักฟอก เช่น ทวีน-80 อยู่ในปริมาณมากเท่านั้น ในกลุ่มจุลินทรีย์ (กล่าวคือ ในระยะเริ่มต้น) จะมีการสร้างโครงสร้างที่คล้ายกับมัด ซึ่งเป็นลักษณะที่เกี่ยวข้องกับแฟกเตอร์สายของเชื้อวัณโรค

พันธุศาสตร์ของไมโคแบคทีเรีย

สกุล Mycobacterium มีความหลากหลายทางพันธุกรรมมาก แตกต่างจากแบคทีเรียมชนิดอื่นๆ ที่อาศัยอยู่ตามแหล่งน้ำและไม่อาศัยในสิ่งแวดล้อม Mycobacterium tuberculosis ไม่มีสิ่งเจือปนที่อยู่ภายนอกโครโมโซม (เช่น พลาสมิด) ความหลากหลายของคุณสมบัติทั้งหมดของ Mycobacterium tuberculosis ถูกกำหนดโดยโครโมโซม

จีโนมของกลุ่มแบคทีเรีย M. tuberculosis มีลักษณะอนุรักษ์นิยมอย่างมาก โดยตัวแทนของกลุ่มแบคทีเรียดังกล่าวมี DNA ที่มีความคล้ายคลึงกันในระดับ 85-100% ในขณะที่ DNA ของแบคทีเรียชนิดอื่นมีความคล้ายคลึงกับ M. tuberculosis เพียง 4-26% เท่านั้น

ตัวแทนของสกุล Mycobacteria มีจีโนมขนาดใหญ่เมื่อเทียบกับโพรคาริโอตอื่นๆ - 3.1-4.5x10 ⁹ Da อย่างไรก็ตาม จีโนมของสปีชีส์ก่อโรคมีขนาดเล็กกว่าของไมโคแบคทีเรียอื่นๆ (ใน M. tuberculosis - 2.5x10 ⁹ Da) เชื้อก่อโรคคลาสสิกของวัณโรคในมนุษย์ M. tuberculosis มียีนมากกว่า M. africanum และ M. bovis ซึ่งสูญเสียสารพันธุกรรมบางส่วนไประหว่างวิวัฒนาการ

ในปี 1998 ลำดับนิวคลีโอไทด์ของโครโมโซมของสายพันธุ์ H37Rv ของ M. tuberculosis ได้รับการตีพิมพ์ มีความยาว 4,411,529 คู่เบส โครโมโซมของแบคทีเรียวัณโรคเป็นโครงสร้างวงแหวน ประกอบด้วยยีนที่เข้ารหัสโปรตีนประมาณ 4,000 ยีน รวมถึงส่วนประกอบ RNA ที่มีหน้าที่เข้ารหัส 60 ส่วนประกอบ ได้แก่ โอเปรอน RNA ไรโบโซมเฉพาะ 10Sa RNA มีส่วนร่วมในการสลายตัวของโปรตีนด้วย RNA เมทริกซ์ที่ผิดปกติ 45 RNA ขนส่ง (tRNA) มากกว่า 90 ไลโปโปรตีน

มากกว่า 20% ของจีโนมถูกครอบครองโดยยีนของการเผาผลาญกรดไขมันของผนังเซลล์ รวมทั้งกรดไมโคลิค โพลีเปปไทด์กรดที่มีไกลซีนสูง (ตระกูล PE และ PPE) ที่เข้ารหัสโดยภูมิภาคโพลีมอร์ฟิกของจีโนม PGRS (ลำดับซ้ำที่อุดมด้วย GC โพลีมอร์ฟิก) และ MPTR (การทำซ้ำแบบแทนเด็มโพลีมอร์ฟิกหลัก) ตามลำดับ (วงแหวนที่ห้าและสี่ของแผนที่โครโมโซมจีโนม) ความแปรปรวนของภูมิภาคจีโนมเหล่านี้ทำให้แน่ใจถึงความแตกต่างในแอนติเจนและความสามารถในการยับยั้งการตอบสนองของภูมิคุ้มกัน จีโนมของ Mycobacterium tuberculosis มียีนที่ควบคุมปัจจัยก่อโรคเป็นจำนวนมาก

แบคทีเรียมทูเบอร์คูโลซิสสังเคราะห์ส่วนประกอบทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับกระบวนการเผาผลาญ ได้แก่ กรดอะมิโนที่จำเป็น วิตามิน เอนไซม์ และโคแฟกเตอร์ เมื่อเปรียบเทียบกับแบคทีเรียชนิดอื่น แบคทีเรียมทูเบอร์คูโลซิสมีเอนไซม์ไลโปเจเนซิสที่ทำงานเพิ่มขึ้น ยีนสองตัวเข้ารหัสโปรตีนที่คล้ายฮีโมโกลบินซึ่งทำหน้าที่เป็นสารต้านอนุมูลอิสระป้องกันหรือดักจับออกซิเจนในเซลล์ส่วนเกิน คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้แบคทีเรียมทูเบอร์คูโลซิสปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วได้อย่างรวดเร็ว

ลักษณะเด่นของจีโนมคอมเพล็กซ์ M. tuberculosis คือมีลำดับดีเอ็นเอที่ซ้ำกันจำนวนมาก ดังนั้น โครโมโซมของ M. tuberculosis H37Rv จึงมีองค์ประกอบ IS (ลำดับแทรก) มากถึง 56 ชุด ซึ่งให้โพลีมอร์ฟิซึมของดีเอ็นเอของ Mycobacterium tuberculosis องค์ประกอบส่วนใหญ่ไม่เปลี่ยนแปลง ยกเว้นองค์ประกอบ IS6110 โครโมโซมของสายพันธุ์ต่างๆ ของ Mycobacterium tuberculosis มักจะมี IS6110 5 ถึง 20 ชุด แต่มีสายพันธุ์ที่ไม่มีองค์ประกอบนี้ นอกจากองค์ประกอบ IS แล้ว จีโนมยังมีนิวคลีโอไทด์ซ้ำแบบสั้นหลายประเภท (PGRS และ MPTR) เช่นเดียวกับ DR (Direct Repeat) ที่อยู่ในโซน DR และแยกจากกันด้วยลำดับที่แปรผัน - ตัวคั่น (วงแหวนที่หกบนแผนที่โครโมโซม) ความแตกต่างในจำนวนสำเนาและตำแหน่งบนโครโมโซมขององค์ประกอบทางพันธุกรรมเหล่านี้ใช้เพื่อแยกสายพันธุ์ของ Mycobacterium tuberculosis ในระบาดวิทยาโมเลกุล โครงร่างขั้นสูงที่สุดสำหรับการสร้างจีโนไทป์ของไมโคแบคทีเรียนั้นขึ้นอยู่กับการตรวจหาความหลากหลายทางพันธุกรรมของจีโนมที่เกิดจากองค์ประกอบ IS6110 เช่นเดียวกับ DR และตัวคั่นขององค์ประกอบเหล่านี้ ลักษณะเฉพาะคือการแยกสายพันธุ์ของ M. tuberculosis เกิดขึ้นโดยทั่วไปเนื่องมาจากการรวมตัวกันใหม่ระหว่างสำเนาขององค์ประกอบ IS6110 ซึ่งอยู่ติดกับยีนที่แตกต่างกัน

พบโปรฟาจ 2 ตัว คือ phiRv1 และ phiRv2 ในจีโนม H37Rv เช่นเดียวกับไซต์โพลีมอร์ฟิกของ Dral โปรฟาจเหล่านี้อาจเกี่ยวข้องกับปัจจัยก่อโรค เนื่องจากบริเวณเหล่านี้ในจีโนมแตกต่างจากบริเวณที่คล้ายกันของสายพันธุ์ที่ไม่ก่อโรคของ M. tuberculosis H37Ra และ M. bom BCG บริเวณของจีโนม (mutT, ยีน ogt) ที่รับผิดชอบต่อการเพิ่มขึ้นของอัตราการกลายพันธุ์และการปรับตัวของไมโคแบคทีเรียทูเบอร์คูโลซิสภายใต้สภาวะกดถูกระบุ การค้นพบยีนกระตุ้นการพักตัวของไมโคแบคทีเรียทูเบอร์คูโลซิสทำให้แนวคิดเรื่องการติดเชื้อวัณโรคแฝงเปลี่ยนไป

การศึกษาความหลากหลายทางพันธุกรรมของยีนที่เข้ารหัสคาตาเลส เปอร์ออกซิเดส และซับยูนิตเอของดีเอ็นเอไจเรส พบกลุ่มจีโนไทป์สามกลุ่มในกลุ่ม M. tuberculosis กลุ่มที่เก่าแก่ที่สุด (จากมุมมองของวิวัฒนาการ) คือกลุ่ม I ได้แก่ M. africanum, M. bovis, M. tuberculosis และ M. microti กลุ่ม II และ III ประกอบด้วยสายพันธุ์ต่างๆ ของ M. tuberculosis ซึ่งแพร่หลายในบางภูมิภาค พฤติกรรมโคลนเป็นลักษณะเฉพาะของกลุ่ม I และ II และสายพันธุ์ของกลุ่ม III แทบจะไม่ก่อให้เกิดโรคเป็นกลุ่ม กลุ่มพันธุกรรมของ M. tuberculosis ซึ่งได้รับชื่อ Haarlem แอฟริกา ฟิลิปปินส์ แพร่หลายในภูมิภาคต่างๆ ของโลก

สถานที่พิเศษแห่งหนึ่งถูกครอบครองโดยตระกูลปักกิ่ง ซึ่งระบุครั้งแรกในการเตรียมเนื้อเยื่อปอดของผู้ป่วยในเขตชานเมืองปักกิ่งในปี 1956-1990 จนถึงปัจจุบัน พบสายพันธุ์ของตระกูลนี้ในประเทศต่างๆ ในเอเชีย แอฟริกาใต้ แคริบเบียน และสหรัฐอเมริกา การแพร่กระจายของจีโนไทป์นี้ในดินแดนต่างๆ ถูกกำหนดโดยลักษณะทางชาติพันธุ์ของประชากรพื้นเมืองและผู้ย้ายถิ่นฐาน เมื่อไม่นานมานี้ ได้มีการรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับการแพร่กระจายของสายพันธุ์ของจีโนไทป์ SI/ปักกิ่งในพื้นที่ทางตะวันตกเฉียงเหนือของยุโรปส่วนของรัสเซีย (เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก) และในภูมิภาคไซบีเรีย

การต้านทานเชื้อไมโคแบคทีเรีย

ในช่วงวิวัฒนาการ ไมโคแบคทีเรียวัณโรคได้พัฒนากลไกต่างๆ เพื่อเอาชนะหรือทำให้ปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมที่ไม่เอื้ออำนวยไม่ทำงาน ประการแรก นี่คือผนังเซลล์ที่มีประสิทธิภาพ ประการที่สอง นี่คือความสามารถในการเผาผลาญอย่างกว้างขวาง พวกมันสามารถหยุดการทำงานของสารพิษและสารต่างๆ ในเซลล์ (เปอร์ออกไซด์ อัลดีไฮด์ และอื่นๆ) ที่ทำลายเยื่อหุ้มเซลล์ได้ ประการที่สาม นี่คือความยืดหยุ่นทางสัณฐานวิทยา ซึ่งประกอบด้วยการเปลี่ยนแปลงของไมโคแบคทีเรีย (การก่อตัวของเซลล์หลับใหลในรูปแบบ L) ในแง่ของความเสถียร หลังจากแบคทีเรียที่สร้างสปอร์ พวกมันครองตำแหน่งผู้นำในอาณาจักรโพรคาริโอต

เชื้อก่อโรคสามารถมีชีวิตอยู่ได้ในสภาพแห้งนานถึง 3 ปี เมื่อได้รับความร้อน เชื้อวัณโรคสามารถทนต่ออุณหภูมิที่สูงกว่า 80 องศาเซลเซียสได้อย่างมาก ปัจจุบันเชื่อกันว่าเชื้อวัณโรคที่พบในเสมหะสามารถมีชีวิตอยู่ได้เมื่อต้มเสมหะในที่โล่งเป็นเวลา 5 นาที

เชื้อวัณโรคดื้อต่อกรดอินทรีย์และอนินทรีย์ ด่าง สารออกซิไดเซอร์หลายชนิด รวมถึงสารฆ่าเชื้อและสารขจัดน้ำหลายชนิดที่มีผลเสียต่อจุลินทรีย์ก่อโรคชนิดอื่น เชื้อวัณโรคดื้อต่อฤทธิ์ของแอลกอฮอล์และอะซิโตน

สังเกตได้ว่าผลิตภัณฑ์ที่มีแอมโมเนียมควอเทอร์นารีไม่แสดงฤทธิ์ต้านวัณโรค ภายใต้เงื่อนไขบางประการ ความเข้มข้นของคลอรีนและอนุมูลออกซิเจนสูงถึง 0.5% ก็ไม่มีผลเสียต่อเชื้อวัณโรคเช่นกัน ซึ่งหมายความว่าไม่สามารถใช้ผลิตภัณฑ์ดังกล่าวในการฆ่าเชื้อเสมหะและสารชีวภาพอื่นๆ ที่ติดเชื้อได้

เชื้อไมโคแบคทีเรียม ทูเบอร์คูโลซิสไม่ไวต่อแสงแดดที่ส่องผ่านได้และสามารถดำรงอยู่ในสภาพแวดล้อมภายนอกได้นานกว่าหนึ่งปีโดยไม่สูญเสียความสามารถในการดำรงชีวิต รังสีอัลตราไวโอเลตคลื่นสั้นมีผลฆ่าเชื้อแบคทีเรียได้ทุกชนิด อย่างไรก็ตาม ในสภาวะจริง เมื่อเชื้อไมโคแบคทีเรียม ทูเบอร์คูโลซิสถูกแขวนลอยอยู่ในกลุ่มเซลล์ที่มีอนุภาคฝุ่น ความต้านทานต่อรังสีอัลตราไวโอเลตจะเพิ่มขึ้น

อัตราการรอดชีวิตที่สูงของเชื้อวัณโรคไมโคแบคทีเรียมเป็นปัจจัยที่ทำให้เชื้อนี้แพร่ระบาดอย่างกว้างขวางในหมู่ประชากรโดยไม่คำนึงถึงสภาพภูมิอากาศ อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ใช่ปัจจัยเดียวที่ทำให้ปัญหาลุกลามไปทั่วโลก เชื้อวัณโรคไมโคแบคทีเรียมสามารถคงอยู่ในร่างกายมนุษย์ได้เป็นเวลานานและกลับมาเกิดซ้ำได้ไม่จำกัดช่วงเวลา

การวางตำแหน่งของเชื้อวัณโรคไมโคแบคทีเรียมในแมคโครฟาจทำให้สารตั้งต้นมีเสถียรภาพเพียงพอ โดยคำนึงถึง "อายุยืนยาว" ของเชื้อฟาโกไซต์โมโนนิวเคลียร์และระยะเวลาในการจำลองเชื้อไมโคแบคทีเรีย รวมถึงการแยกตัวจากตัวกระตุ้นภูมิคุ้มกันแบบฮิวมอรัล ในเวลาเดียวกัน เชื้อก่อโรคจะเลือกไบโอโทปที่จุลินทรีย์ส่วนใหญ่ไม่สามารถยอมรับได้เนื่องจากอาจเกิดอันตรายได้ การอยู่ร่วมกันนี้เกิดขึ้นจากกลไกการปรับตัวของเชื้อไมโคแบคทีเรียจำนวนหนึ่ง

กระบวนการทำลายแมคโครฟาจและปรสิตในแมคโครฟาจมีลักษณะดังนี้: การแทรกซึมของไมโคแบคทีเรียเข้าไปในแมคโครฟาจโดยไม่ถูกกระตุ้น; การระงับการก่อตัวของฟาโกไลโซโซมหรือการเปลี่ยนแปลงไปยังบริเวณที่แบคทีเรียรู้สึกสบาย; การทะลุทะลวงจากฟาโกโซมเข้าไปในไซโทพลาซึมด้วยการทำให้ปัจจัยต้านจุลชีพไม่ทำงาน; การรบกวนกิจกรรมที่สำคัญของเซลล์; ความไวของแมคโครฟาจต่อสัญญาณการกระตุ้นของทีลิมโฟไซต์ลดลง; การลดลงของฟังก์ชันการนำเสนอแอนติเจนของแมคโครฟาจและการอ่อนแรงของปฏิกิริยาของทีลิมโฟไซต์ที่เป็นพิษซึ่งถูกกำหนดค่าให้ทำลายเซลล์ที่ติดเชื้อที่เกี่ยวข้อง

แน่นอนว่าคุณสมบัติของผนังเซลล์มีบทบาทสำคัญในการรับประกันสิ่งนี้ เช่นเดียวกับความสามารถในการเผาผลาญและการทำงาน เมื่อสัมผัสกับไมโคแบคทีเรียเป็นครั้งแรก ระบบภูมิคุ้มกันของสิ่งมีชีวิตขนาดใหญ่จะไม่สามารถกระตุ้นภูมิคุ้มกันแบบฮิวมอรัล ทำลายและกำจัดเซลล์ออกจากร่างกายได้อย่างรวดเร็ว เนื่องจากโซ่อะลิฟาติกที่เคลื่อนที่ได้ของผนังไมโคแบคทีเรียไม่อนุญาตให้ประเมินโครงสร้างพื้นผิวของเชื้อก่อโรค และไม่สามารถส่งข้อมูลที่เกี่ยวข้องเพื่อสังเคราะห์ชุดแอนติบอดีที่จำเป็นได้

ความไม่ชอบน้ำสูงของไมโคแบคทีเรียทำให้มั่นใจได้ว่ามีการสัมผัสกับแมคโครฟาจแบบไม่จำเพาะเจาะจงหรืออิสระจากตัวรับ โดยการสร้างฟาโกโซมรอบเซลล์ของไมโคแบคทีเรียม แมคโครฟาจจะวางฟาโกโซมไว้ภายในตัวของมันเอง ตัวรับสามารถรับรู้คอมเพล็กซ์ไมโคไซด์บนพื้นผิวและลิโปอาราบิโนแมนแนน แต่สัญญาณที่กระตุ้นผ่านคอมเพล็กซ์เหล่านี้จะไม่กระตุ้นหรือกระตุ้นแมคโครฟาจได้ในระดับอ่อน ดังนั้น การฟาโกไซโทซิสจึงไม่มาพร้อมกับการปล่อยออกซิเจนและไนโตรเจนในรูปอนุมูลอิสระ เชื่อกันว่านี่เป็นลักษณะเฉพาะของสายพันธุ์ที่มีพิษของ M. tuberculosis มากกว่า ซึ่งเนื่องมาจากลักษณะโครงสร้างของลิโปอาราบิโนแมนแนน จึงทำให้เกิดการฟาโกไซโทซิสแบบ "ไม่รุนแรง" ตัวรับแมคโครฟาจอื่นๆ โดยเฉพาะ CD 14 และตัวรับของส่วนประกอบเสริม C3 (CR1-CR3) ยังมีส่วนร่วมในการจดจำ M. tuberculosis อีกด้วย

เมื่อแทรกซึมเข้าไปในแมคโครฟาจแล้ว ไมโคแบคทีเรียมจะมีกลไกหลายอย่างที่ป้องกันการสร้างฟาโกไลโซโซม ได้แก่ การสร้างแอมโมเนียมซึ่งทำให้สภาพแวดล้อมภายในฟาโกโซมเป็นด่าง การสังเคราะห์ซัลโฟลิปิด ซึ่งนำไปสู่การสร้างประจุลบบนพื้นผิวของฟาโกโซม ซึ่งป้องกันไม่ให้ฟาโกโซมและไลโซโซมหลอมรวมกัน

หากมีการสร้างฟาโกไลโซโซม ไมโคแบคทีเรียมสามารถดับปฏิกิริยาอนุมูลอิสระที่เกิดจากสารฆ่าเชื้อแบคทีเรียในฟาโกไซต์ได้ด้วยเปลือกขี้ผึ้งอันทรงพลัง แอมโมเนียมทำให้สิ่งแวดล้อมเป็นด่าง โดยปิดกั้นการทำงานของเอนไซม์ไลโซโซม และซัลโฟลิปิดจะทำให้โปรตีนที่มีประจุบวกต่อเยื่อหุ้มเซลล์เป็นกลาง นอกจากนี้ ไมโคแบคทีเรียมที่เป็นโรควัณโรคยังผลิตเอนไซม์ที่มีฤทธิ์แรงสูงที่มีกิจกรรมของคาตาเลสและเปอร์ออกซิเดส ซึ่งแข่งขันกับระบบเปอร์ออกซิเดสของแมคโครฟาจและทำให้ไลโซโซมไฮโดรเปอร์ออกไซด์ไม่ทำงานในเวลาเดียวกัน ทั้งหมดนี้ช่วยเพิ่มความต้านทานของไมโคแบคทีเรียมต่อความเครียดจากออกซิเดชัน

การปรับตัวเพิ่มเติมของไมโคแบคทีเรียประกอบด้วยการใช้สารประกอบที่มีธาตุเหล็กของแมคโครฟาจสำหรับระบบเอนไซม์และปิดกั้นหน้าที่เฉพาะทางภูมิคุ้มกันของแมคโครฟาจ แมคโครฟาจเป็นแหล่งกักเก็บธาตุเหล็กหลักชนิดหนึ่ง ซึ่งธาตุเหล็กส่วนเกินจะสะสมอยู่ในรูปของเฟอรริติน ปริมาณธาตุเหล็กในแมคโครฟาจถุงลมสูงกว่าในโมโนไซต์ในเลือดถึง 100 เท่า ซึ่งแน่นอนว่ามีส่วนทำให้เชื้อวัณโรคเข้าไปอาศัยอยู่

ไมโคแบคทีเรียมีผลเป็นพิษต่อแมคโครฟาจโดยอาศัยเอนโดทอกซินและปัจจัยที่ไม่จำเพาะ ทั้งสองปัจจัยนี้ส่งผลต่อระบบทางเดินหายใจของแมคโครฟาจเป็นหลัก ซึ่งก็คือไมโตคอนเดรีย เอนโดทอกซินได้แก่ อะราบิโนลิปิดไมโคโคลิก ซึ่งยับยั้งการหายใจของไมโตคอนเดรีย สารพิษที่ไม่จำเพาะ ได้แก่ ผลิตภัณฑ์จากการสังเคราะห์ส่วนลิพิดของเซลล์ไมโคแบคทีเรีย ซึ่งก็คือ พธิอีนและกรดพธิโอนิก ซึ่งทำให้การแยกตัวของฟอสโฟรีเลชันออกซิเดชันขาดหายไป กระบวนการเผาผลาญที่เพิ่มขึ้นภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ไม่ได้มาพร้อมกับการสังเคราะห์ ATP ที่เหมาะสม เซลล์โฮสต์เริ่มประสบกับภาวะอดอาหาร ซึ่งนำไปสู่การยับยั้งกิจกรรมที่สำคัญ และจากนั้นก็เกิดการสลายเซลล์และอะพอพโทซิส

เป็นไปได้ที่ปัจจัยก่อโรคบางอย่างจะเกิดขึ้นภายในเซลล์ที่ติดเชื้อเท่านั้น เช่นเดียวกับแบคทีเรียชนิดอื่นที่ชอบดำรงชีวิตภายในเซลล์ ตัวอย่างเช่น ซัลโมเนลลาที่อาศัยอยู่ภายในแมคโครฟาจยังแสดงออกถึงยีนมากกว่า 30 ยีนด้วย แม้จะมีคำอธิบายจีโนมของแบคทีเรียมที่ทำให้เกิดวัณโรคอย่างครบถ้วน แต่โคดอน 30% เกี่ยวข้องกับโปรตีนที่มีคุณสมบัติที่ไม่ทราบแน่ชัด

การดื้อยาของไมโคแบคทีเรีย

จากมุมมองทางคลินิก ความไวต่อยาของจุลินทรีย์จะกำหนดว่าเคมีบำบัดมาตรฐานร่วมกับยาที่ระบุนั้นสามารถใช้รักษาโรคที่เกิดจากเชื้อสายพันธุ์ที่แยกออกมาได้หรือไม่ การดื้อยา "ทำนายความล้มเหลวของการรักษากับยาที่กำลังทดสอบ" กล่าวอีกนัยหนึ่ง การใช้เคมีบำบัดมาตรฐานที่ส่งผลให้ความเข้มข้นของยาทั่วร่างกายที่ปกติแล้วมีประสิทธิผลภายใต้สภาวะปกตินั้นไม่สามารถระงับการแพร่กระจายของ "จุลินทรีย์ที่ดื้อยา" ได้

ในทางจุลชีววิทยา คำจำกัดความของความไวต่อยาหรือการดื้อยาจะอิงตามแนวทางประชากร ซึ่งหมายถึงระดับความต้านทานที่แตกต่างกันของกลุ่มเซลล์จุลินทรีย์ (ชุดที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน) การดื้อยาจะประเมินจากลักษณะเชิงปริมาณ เช่น "ความเข้มข้นต่ำสุดที่ยับยั้ง" (MIC) ตัวอย่างเช่น ที่ MIC-90 จุลินทรีย์ 90% จะตาย (ความเข้มข้นที่ยับยั้งแบคทีเรีย) ดังนั้น ควรเข้าใจว่าการดื้อยาคือระดับในประชากรจุลินทรีย์บางส่วน ซึ่งเป็นตัวกำหนดล่วงหน้าว่าการรักษาจะล้มเหลวในกรณีส่วนใหญ่ โดยทั่วไปแล้ว ยอมรับกันว่า 10% ของสายพันธุ์ที่ดื้อยาในประชากรจุลินทรีย์ทั้งหมดของผู้ป่วยสามารถมีผลก่อโรคได้ ในทางพยาธิวิทยาแบคทีเรีย สำหรับยาต้านวัณโรคแนวหน้า คือ 1% หรือ 20 หน่วยสร้างอาณานิคม (CFU) ประชากรจุลินทรีย์ส่วนหนึ่งดังกล่าวสามารถแทนที่กลุ่มเดิมได้ภายในหนึ่งเดือนและก่อตัวเป็นรอยโรค สำหรับยาต้านวัณโรคกลุ่มที่สอง เกณฑ์สำหรับการดื้อยาคือต้องมีปริมาณจุลินทรีย์เพิ่มขึ้น 10%

การพัฒนาของการดื้อยาในจุลินทรีย์นั้นสัมพันธ์กับการคัดเลือกในสภาวะที่มียาปฏิชีวนะและการอยู่รอดที่ต้องการของประชากรจุลินทรีย์บางส่วนที่มีกลไกในการปกป้องต่อสารต้านแบคทีเรีย ประชากรแต่ละกลุ่มจะมีเซลล์กลายพันธุ์จำนวนเล็กน้อย (โดยปกติ 10 ⁶ -10 ⁹ ) ที่ดื้อต่อยาบางชนิด ในระหว่างเคมีบำบัด เซลล์จุลินทรีย์ที่อ่อนไหวจะตาย และเซลล์ที่ดื้อยาจะขยายพันธุ์ เป็นผลให้เซลล์ที่อ่อนไหวจะถูกแทนที่ด้วยเซลล์ที่ดื้อยา

ในระยะเริ่มแรก ไมโคแบคทีเรียจะมีความต้านทานตามธรรมชาติในระดับสูงต่อยาปฏิชีวนะประเภทกว้างสเปกตรัมหลายชนิด แต่แต่ละสายพันธุ์จะมีสเปกตรัมและระดับความไวที่แตกต่างกัน

ความต้านทานตามธรรมชาติที่แท้จริงนั้นเป็นลักษณะเฉพาะของจุลินทรีย์ชนิดถาวรซึ่งเกี่ยวข้องกับการไม่มีเป้าหมายในการออกฤทธิ์ของยาปฏิชีวนะ หรือไม่สามารถเข้าถึงเป้าหมายได้เนื่องจากผนังเซลล์มีความสามารถในการซึมผ่านต่ำในช่วงแรก การทำให้สารไม่ทำงานด้วยเอนไซม์ หรือกลไกอื่นๆ

การดื้อยาที่เกิดขึ้นคือความสามารถของสายพันธุ์แต่ละสายพันธุ์ในการคงอยู่ได้ในความเข้มข้นของยาปฏิชีวนะที่ยับยั้งการเติบโตของประชากรจุลินทรีย์ส่วนใหญ่ การได้รับความต้านทานในทุกกรณีถูกกำหนดโดยพันธุกรรม: การปรากฏของข้อมูลทางพันธุกรรมใหม่หรือการเปลี่ยนแปลงในระดับการแสดงออกของยีนของตนเอง

ปัจจุบันมีการค้นพบกลไกโมเลกุลต่างๆ ของการต้านทานเชื้อ Mycobacterium tuberculosis ดังนี้

• การทำให้ยาปฏิชีวนะไม่ทำงาน (การทำให้เอนไซม์ไม่ทำงาน) เช่น โดยการใช้ β-lactamases
• การปรับเปลี่ยนเป้าหมายของการกระทำ (การเปลี่ยนแปลงในการกำหนดค่าเชิงพื้นที่ของโปรตีนอันเนื่องมาจากการกลายพันธุ์ของภูมิภาคที่สอดคล้องกันของจีโนม):
• การผลิตเป้าหมายมากเกินไป ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในอัตราส่วนตัวแทนต่อเป้าหมาย และการปล่อยโปรตีนช่วยชีวิตส่วนหนึ่งของแบคทีเรีย
• การกำจัดยาออกจากเซลล์จุลินทรีย์อย่างแข็งขัน (efflux) เนื่องจากการกระตุ้นกลไกป้องกันความเครียด:
• การเปลี่ยนแปลงในพารามิเตอร์การซึมผ่านของโครงสร้างภายนอกของเซลล์จุลินทรีย์ ทำให้ไม่สามารถแทรกซึมเข้าสู่เซลล์ของยาปฏิชีวนะได้
• การรวม "ทางแยกเผาผลาญ" (บายพาสเส้นทางเผาผลาญ)

นอกเหนือจากผลกระทบโดยตรงต่อการเผาผลาญของเซลล์จุลินทรีย์แล้ว ยาต้านแบคทีเรียหลายชนิด (เบนซิลเพนิซิลลิน สเตรปโตมัยซิน ริแฟมพิซิน) และปัจจัยที่ไม่พึงประสงค์อื่นๆ (สารชีวฆ่าระบบภูมิคุ้มกัน) ยังทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงรูปแบบของไมโคแบคทีเรีย (โปรโตพลาสต์ รูปแบบ L) และยังถ่ายโอนเซลล์ไปสู่สถานะสงบนิ่งด้วย ความเข้มข้นของการเผาผลาญเซลล์ลดลงและแบคทีเรียจะไม่ตอบสนองต่อการออกฤทธิ์ของยาปฏิชีวนะอีกต่อไป

กลไกทั้งหมดก่อให้เกิดความต้านทานในระดับที่แตกต่างกัน โดยทำให้เกิดความต้านทานต่อยาเคมีบำบัดที่มีความเข้มข้นต่างกัน ดังนั้นการเกิดความต้านทานในแบคทีเรียจึงไม่ได้มาพร้อมกับการลดประสิทธิภาพทางคลินิกของยาปฏิชีวนะเสมอไป เพื่อประเมินประสิทธิภาพและการพยากรณ์โรคของการรักษา จำเป็นต้องทราบระดับความต้านทาน

ปัจจุบัน มีการระบุยีนอย่างน้อยหนึ่งยีนสำหรับยาต้านวัณโรคทุกตัวและยาสำรองส่วนใหญ่ การกลายพันธุ์เฉพาะที่นำไปสู่การพัฒนาของเชื้อไมโคแบคทีเรียที่ดื้อยา ในการกระจายเชื้อไมโคแบคทีเรียที่ดื้อยาอย่างแพร่หลาย อัตราการกลายพันธุ์ที่สูงในร่างกายมีความสำคัญ มากกว่าในหลอดทดลอง

[ 16 ], [ 17 ], [ 18 ], [ 19 ], [ 20 ], [ 21 ], [ 22 ], [ 23 ], [ 24 ], [ 25 ]

ชนิดของการดื้อยาของเชื้อไมโคแบคทีเรีย

การแบ่งแยกระหว่างการดื้อยาขั้นต้นและการดื้อยาภายหลังนั้นทำได้โดยจุลินทรีย์ที่มีการดื้อยาขั้นต้น ได้แก่ เชื้อที่แยกได้จากผู้ป่วยที่ไม่ได้รับการบำบัดเฉพาะหรือได้รับยามาเป็นเวลาหนึ่งเดือนหรือน้อยกว่านั้น หากไม่สามารถชี้แจงข้อเท็จจริงเกี่ยวกับการใช้ยาต้านวัณโรคได้ ให้ใช้คำว่า "การดื้อยาขั้นต้น"

การดื้อยาขั้นต้นมีความสำคัญทางคลินิกและระบาดวิทยาอย่างมาก ดังนั้น เพื่อการประเมินที่ถูกต้อง จึงจำเป็นต้องไม่ให้เคมีบำบัดกับผู้ป่วยวัณโรคที่เพิ่งได้รับการวินิจฉัยใหม่ก่อนการตรวจทางจุลชีววิทยาของวัสดุที่ใช้ในการวินิจฉัย ความถี่ของการดื้อยาขั้นต้นคำนวณจากอัตราส่วนระหว่างจำนวนผู้ป่วยที่เพิ่งได้รับการวินิจฉัยใหม่ที่มีการดื้อยาขั้นต้นต่อจำนวนผู้ป่วยที่เพิ่งได้รับการวินิจฉัยใหม่ทั้งหมดที่ได้รับการทดสอบความไวต่อยาในช่วงปีนั้น หากแยกสายพันธุ์ที่ดื้อยาออกจากผู้ป่วยระหว่างการบำบัดวัณโรคที่ให้เป็นเวลาหนึ่งเดือนขึ้นไป จะถือว่ามีการดื้อยาเกิดขึ้นแล้ว ความถี่ของการดื้อยาขั้นต้นเป็นลักษณะเฉพาะของสถานะทางระบาดวิทยาของประชากรเชื้อก่อโรควัณโรค

การดื้อยาที่เกิดขึ้นในผู้ป่วยที่เพิ่งได้รับการวินิจฉัยโรคเป็นผลจากการรักษาที่ไม่ประสบความสำเร็จ (การเลือกใช้ยาที่ไม่ถูกต้อง ไม่ปฏิบัติตามแผนการรักษา ลดขนาดยา จ่ายยาไม่สม่ำเสมอ และคุณภาพยาไม่ดี) ปัจจัยเหล่านี้ส่งผลให้ความเข้มข้นของยาในเลือดลดลงและประสิทธิภาพของยาลดลง ขณะเดียวกันก็ "กระตุ้น" กลไกการป้องกันในเซลล์ไมโคแบคทีเรีย

เพื่อวัตถุประสงค์ทางระบาดวิทยา ความถี่ของกรณีที่ได้รับการรักษาไปแล้วจะถูกคำนวณ สำหรับวัตถุประสงค์นี้ ผู้ป่วยที่ลงทะเบียนเพื่อรับการรักษาซ้ำหลังจากการรักษาด้วยเคมีบำบัดไม่ประสบผลสำเร็จหรือมีอาการกำเริบจะถูกนำมาพิจารณา อัตราส่วนของจำนวนเชื้อวัณโรคที่ดื้อยาต่อจำนวนสายพันธุ์ทั้งหมดที่ทดสอบการดื้อยาในช่วงปีของผู้ป่วยในกลุ่มนี้ ณ เวลาที่ลงทะเบียนจะถูกคำนวณ

ในโครงสร้างความต้านทานยาของเชื้อ Mycobacterium tuberculosis จะมีความแตกต่างกันดังนี้:

การดื้อยาเดี่ยว - การดื้อยาต้านวัณโรคชนิดใดชนิดหนึ่ง แต่ยังคงไวต่อยาชนิดอื่นอยู่ เมื่อใช้การรักษาแบบผสมผสาน การดื้อยาเดี่ยวจะพบได้ค่อนข้างน้อย และโดยทั่วไปจะพบการดื้อยาสเตรปโตมัยซิน (10-15% ของผู้ป่วยที่เพิ่งได้รับการวินิจฉัย)

การต้านทานยาหลายชนิดคือการต้านทานยาตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไป

การดื้อยาหลายขนานคือการดื้อต่อไอโซไนอาซิดและริแฟมพิซินพร้อมกัน (ไม่ว่าจะมีการดื้อยาอื่นหรือไม่ก็ตาม) โดยปกติจะดื้อต่อสเตรปโตมัยซิน เป็นต้น ในปัจจุบัน MDR ของเชื้อก่อโรควัณโรคได้กลายเป็นปรากฏการณ์ที่อันตรายทางระบาดวิทยา การคำนวณแสดงให้เห็นว่าการตรวจพบเชื้อก่อโรค MDR ในมากกว่า 6.6% ของกรณี (ในผู้ป่วยที่เพิ่งได้รับการวินิจฉัย) ต้องมีการเปลี่ยนแปลงกลยุทธ์ของโครงการป้องกันวัณโรคแห่งชาติ ตามข้อมูลการติดตามการดื้อยา ความถี่ของ MDR ในผู้ป่วยที่เพิ่งได้รับการวินิจฉัยมีตั้งแต่ 4 ถึง 15% ในกลุ่มที่กลับมาเป็นซ้ำมี 45-55% และในกลุ่มที่รักษาไม่สำเร็จมีมากถึง 80%

การดื้อยาเกินขนาดคือการดื้อยาหลายชนิดร่วมกับการดื้อยาฟลูออโรควิโนโลนและยาฉีดชนิดหนึ่ง (คาเนมัยซิน อะมิคาซิน คาเพโรไมซิน) วัณโรคที่เกิดจากเชื้อดื้อยาเกินขนาดก่อให้เกิดภัยคุกคามโดยตรงต่อชีวิตของผู้ป่วย เนื่องจากยาต้านวัณโรคกลุ่มที่สองอื่นๆ ไม่มีผลในการต่อต้านแบคทีเรียที่ชัดเจน ตั้งแต่ปี 2549 เป็นต้นมา บางประเทศได้จัดการเฝ้าระวังการแพร่กระจายของเชื้อไมโคแบคทีเรียสายพันธุ์ที่ดื้อยาเกินขนาด ในต่างประเทศ เชื้อ MDR นี้มักถูกเรียกว่า XDR

การดื้อยาข้ามสายพันธุ์เกิดขึ้นเมื่อการดื้อยาตัวหนึ่งนำไปสู่การดื้อยาตัวอื่น ใน M. tuberculosis การกลายพันธุ์ที่เกี่ยวข้องกับการดื้อยาโดยปกติจะไม่เกี่ยวข้องกัน การพัฒนาของการดื้อยาข้ามสายพันธุ์เกิดจากความคล้ายคลึงกันของโครงสร้างทางเคมีของยาต้านวัณโรคบางชนิด การดื้อยาข้ามสายพันธุ์มักตรวจพบได้ในกลุ่มยาหนึ่งโดยเฉพาะ เช่น อะมิโนไกลโคไซด์ เพื่อทำนายการดื้อยาข้ามสายพันธุ์ จำเป็นต้องทำการศึกษาทางพันธุกรรมของวัฒนธรรมไมโคแบคทีเรียร่วมกับการศึกษาจุลชีววิทยาของการดื้อยา

เชื้อไมโคแบคทีเรียที่ไม่ใช่เชื้อวัณโรค

ไมโคแบคทีเรียที่ไม่ใช่เชื้อวัณโรคจะติดต่อจากคนสู่คนได้น้อยมาก ความถี่ของการแยกเชื้อบางสายพันธุ์ออกจากวัสดุของผู้ป่วยนั้นเทียบได้กับความถี่ของการแยกเชื้อเหล่านี้ออกจากวัตถุในสิ่งแวดล้อม แหล่งที่มาของการติดเชื้ออาจมาจากสัตว์ในฟาร์มและนก รวมถึงผลิตภัณฑ์ที่ไม่ได้ผ่านการแปรรูป ไมโคแบคทีเรียพบได้ในวัสดุหลังการฆ่าและนมวัว

จากผลการศึกษาทางห้องปฏิบัติการแบคทีเรีย พบว่าในปี 2547-2548 อัตราการระบาดของเชื้อไมโคแบคทีเรียที่ไม่ใช่เชื้อวัณโรคอยู่ที่ 0.5-6.2% ในกลุ่มเชื้อไมโคแบคทีเรียทั้งหมดในผู้ป่วยที่เพิ่งได้รับการวินิจฉัย ความถี่อาจสูงขึ้นเล็กน้อย เนื่องจากวิธีที่ใช้ในการประมวลผลวัสดุสำหรับการวินิจฉัยไม่เหมาะสมสำหรับเชื้อไมโคแบคทีเรียที่ไม่ใช่เชื้อวัณโรค เชื้อไมโคแบคทีเรียที่อาศัยอยู่ตามแหล่งอื่นอาจปรากฏอยู่ในวัสดุสำหรับการวินิจฉัยหากไม่ปฏิบัติตามกฎในการเก็บตัวอย่าง หรือเนื่องจากลักษณะของวัสดุ (ตัวอย่างเช่น สามารถแยกเชื้อ M. smegmatis ได้จากปัสสาวะของผู้ป่วยชาย)

ในเรื่องนี้ สิ่งสำคัญคือต้องยืนยันชนิดของไมโคแบคทีเรียที่ตรวจพบจากวัสดุของผู้ป่วยซ้ำๆ กัน

เชื้อไมโคแบคทีเรียมีผลต่อผิวหนัง เนื้อเยื่ออ่อน และอาจทำให้เกิดโรคไมโคแบคทีเรียในปอดได้ ซึ่งมักพบในผู้ที่มีภูมิคุ้มกันบกพร่อง โดยเชื้อนี้จะพบในผู้ชายสูงอายุที่มีประวัติโรคปอดเรื้อรัง เช่น การติดเชื้อรา

จากเชื้อไมโคแบคทีเรียทั้งหมด เชื้อ M. avium-intracellularae เป็นกลุ่มเชื้อที่ก่อให้เกิดโรคไมโคแบคทีเรียในปอดที่พบบ่อยที่สุดในมนุษย์ โดยทำให้เกิดโรคในปอด ต่อมน้ำเหลืองส่วนปลาย และกระบวนการแพร่กระจาย ในภูมิภาคยุโรปตอนเหนือ มีเชื้อไมโคแบคทีเรียในปอดประมาณ 60% กระบวนการแบบ Fibro-cavernous และ infiltrative มักพบบ่อย โดยดำเนินไปอย่างเรื้อรังเนื่องจากดื้อยาต้านวัณโรคสูง

เชื้อ M. kansasii เป็นสาเหตุของโรคปอดเรื้อรังที่คล้ายกับวัณโรค เคมีบำบัดมีประสิทธิผลมากกว่าเนื่องจากเชื้อ M. kansasii มีความไวต่อยาต้านแบคทีเรียสูงกว่า เชื้อ M. xenopi และ M. malmoense เป็นสาเหตุของโรคปอดเรื้อรังเป็นหลัก เชื้อเหล่านี้สามารถปนเปื้อนระบบจ่ายน้ำร้อนและน้ำเย็นได้ แหล่งที่อยู่อาศัยของเชื้อ M. malmoens ยังไม่ชัดเจน เชื้อ M. xenopi มีความไวต่อการบำบัดวัณโรคค่อนข้างดี เชื้อ M. malmoense มีความไวต่อยาปฏิชีวนะในหลอดทดลองค่อนข้างสูง แต่การรักษาแบบประคับประคองมักไม่ได้ผลและอาจถึงขั้นเสียชีวิตได้ เชื้อ M. fortuitum และ M. chelonae ได้รับการยอมรับว่าเป็นสาเหตุของโรคกระดูกและเนื้อเยื่ออ่อนเนื่องจากการปนเปื้อนโดยตรงของบาดแผลระหว่างการบาดเจ็บ การผ่าตัด และการบาดเจ็บจากการเจาะทะลุ เชื้อ M. fortuitum และ M. chelonae ก่อให้เกิดเชื้อไมโคแบคทีเรียในปอดได้มากถึง 10% เชื้อนี้เกิดขึ้นเป็นแผลเรื้อรังที่ทำลายล้างทั้งสองข้าง มักถึงแก่ชีวิต ยาต้านวัณโรคและยาปฏิชีวนะแบบกว้างสเปกตรัมไม่ได้ออกฤทธิ์หรือมีฤทธิ์น้อยต่อแบคทีเรียไมโคแบคทีเรียประเภทนี้

ในพื้นที่ภาคใต้ เชื้อไมโคแบคทีเรียที่ผิวหนังและเนื้อเยื่ออ่อนที่เกิดจากเชื้อ M. leprae และ M. ulceranse มีอยู่ทั่วไป การระบุเชื้อไมโคแบคทีเรียที่ไม่ใช่เชื้อวัณโรคจะดำเนินการในห้องปฏิบัติการของสถาบันต่อต้านวัณโรคชั้นนำของประเทศ ซึ่งต้องมีคุณสมบัติสูงและเครื่องมือห้องปฏิบัติการที่ดี