Mycobacterium leprae - Mycobacterium leprae

Mycobacterium leprae
Микобактерии leprae.jpeg
Микрофотография Mycobacterium leprae, маленькие кирпично-красные стержни в группах, взятые из поражения кожи. Источник: CDC
Научная классификация
Домен:
Бактерии
Тип:
Актинобактерии
Учебный класс:
Актинобактерии
Заказ:
Актиномицеты
Подотряд:
Коринебактерины
Семья:
Микобактерии
Род:
Микобактерии
Разновидность:
M. leprae
Биномиальное имя
Mycobacterium leprae
Проявление Mycobacterium leprae (проказа ) в человеческой плоти как Туберкулезная проказа.

Mycobacterium leprae это бактерия что вызывает проказа, также известный как "Болезнь Хансена », это хроническое инфекционное заболевание, которое поражает периферические нервы и поражает кожу, глаза, нос и мышцы.[1] Проказа может возникать в любом возрасте от младенчества до пожилого возраста, но она излечима, при этом лечение может предотвратить инвалидность.[2] Он был открыт в 1873 году норвежским врачом. Герхард Армауэр Хансен, который искал бактерии в кожных узелках больных проказой. Это была первая бактерия, которая была идентифицирована как вызывающая заболевание человека.[3]

Микробиология

Это внутриклеточный, плеоморфный, кислотоустойчивый, патогенная бактерия.[4] M. leprae является аэробный бацилла (палочковидная бактерия) с параллельными сторонами и закругленными концами, окруженная характерным восковым налетом, уникальным для микобактерии. По размеру и форме он очень напоминает Микобактерии туберкулеза. Эта бактерия часто встречается в больших количествах в очагах лепроматозной проказы, которые обычно сгруппированы вместе, как связки сигар, или расположены частоколом.[5] Благодаря толстому восковому покрытию, M. leprae пятна с карбол фуксин а не с традиционным Окраска по Граму. Для созревания культуре требуется несколько недель.

Микроскопия

Микроскопическое изображение M. leprae

Оптическая микроскопия показывает M. leprae скоплениями, округлыми массами или группами бацилл рядом друг с другом, от 1 до 8 мкм длиной и диаметром 0,2–0,5 мкм.[6][требуется проверка ][7][8] Организм был успешно выращен на искусственной среде для культивирования клеток в очень ограниченных количествах исследователем Арвиндом Доплом.[4] Это можно использовать в качестве диагностического теста на наличие бацилл в поражениях тела пациентов с подозрением на проказу. Трудность культивирования организма, по-видимому, связана с тем, что он облигатный внутриклеточный паразит которому не хватает многих генов, необходимых для независимого выживания. Сложная и уникальная клеточная стенка, которая делает представителей этого рода Микобактерии трудность уничтожения, по-видимому, также является причиной чрезвычайно низкой скорости репликации. Факторы вирулентности включают восковое внешнее покрытие, образованное в результате производства миколиновые кислоты уникальный для Микобактерии.

Выращивание

С in vitro выращивание, как правило, невозможно, вместо этого его выращивали в подушечках лап мыши, а в последнее время в девятипоясные броненосцы потому что 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.[9]

Патогенез

Инкубационный период M. leprae может составлять от 9 месяцев до 20 лет.[10] Он реплицируется внутри клетки внутри гистиоцитов и нервных клеток и имеет две формы. Одна из форм - это «туберкулоид», который вызывает клеточно-опосредованный ответ, ограничивающий его рост. Через эту форму M. leprae размножается в месте проникновения, обычно на коже, вторгаясь и колонизируя Шванновские клетки. Затем микроб индуцирует Т-хелперные лимфоциты, эпителиоидные клетки и гигантская клетка инфильтрация кожи, в результате чего у инфицированных людей появляются большие уплощенные 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. Пятно на кожном участке проникновения и потеря болевых ощущений являются ключевыми клиническими признаками туберкулоидной формы проказы.

Девятиполосный броненосец, известный переносчик проказы.

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. Индуцируемые супрессорные Т-клетки многочисленны, но эпителиоидные и гигантские клетки редки или отсутствуют. При нарушении клеточно-опосредованного иммунитета большое количество M. leprae появляются в макрофагах, и у инфицированных пациентов появляются папулы в месте проникновения, отмеченные складками кожи. Постепенное разрушение кожных нервов приводит к так называемой «классической львиная морда. »Интенсивное проникновение этого микроба может привести к серьезным повреждениям организма, например к потере костей, пальцев рук и ног.

Ареал обитания девятипоясных броненосцев

Геном

M. leprae имеет самый длинный время удвоения всех известных бактерий и воспрепятствовал всем попыткам культивирования в лаборатории.[11] Сравнивая геном Последовательность из M. leprae с этим из М. туберкулез дает ясные объяснения этих свойств и показывает крайний случай редуктивного эволюция. Менее половины генома содержит функциональные гены. Удаление и распад генов, по-видимому, устранили многие важные метаболический мероприятия, в том числе сидерофор производство, часть окислительного и большая часть микроаэрофильный и анаэробный респираторный цепочки и многочисленные катаболический системы и их схемы регулирования.[12]

Первая последовательность генома штамма M. leprae был завершен в 1998 году.[12] Последовательность генома штамма, первоначально выделенного в Тамил Наду, Индия, и обозначенный TN, был завершен в 2013 году. Последовательность получена комбинированным подходом с использованием автоматизированных ДНК анализ последовательности выбранных космиды и полногеномные клоны «дробовика». После завершения процесса было обнаружено, что последовательность генома содержит 3268203 пар оснований (п.н.), и иметь среднее Содержание G + C 57,8%, что значительно ниже соответствующих значений для М. туберкулез, что составляет 4 441 529 п.н. и 65,6% G + C.[13]

Эволюция и псевдогены

M. leprae претерпел резкое уменьшение размера генома с потерей многих генов. Это сокращение генома не является полным, и многие гены все еще присутствуют в виде нефункциональных псевдогенов. Уменьшение размера генома 4,42 Мбит / с, например, генома М. туберкулез, к одному из 3,27 Мбит / с приведет к потере около 1200 белок -кодирующие последовательности. Некоторые данные показывают, что многие гены, которые присутствовали в геноме общего предка M. leprae и М. туберкулез потерялись в M. leprae геном.[14] 1500 генов по-прежнему являются общими для обоих M. leprae и М. туберкулез.

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 препаратов для лечения лепры и ее осложнений.

Древний M. leprae

Почти полные последовательности M. leprae от средневековых скелетов с остеологическими поражениями, свидетельствующими о лепре 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 проказой, 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 другие. 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.[15]

Географические проявления M. leprae включают: Ангола, Бразилия, Центральноафриканская Республика, Демократическая Республика Конго, Федеративные Штаты Микронезии, Индия, Кирибати, Мадагаскар, Непал, Республика Маршалловы Острова и Объединенная Республика Танзания.[16]

Эволюция

Герхард Армауэр Хансен (1841-1912), который первым открыл М. Лепре в 1873 г.

Ближайший родственник M. leprae является М. лепроматоз.[17] Эти виды разошлись 13.9 миллион лет назад (95% самая высокая апостериорная плотность 8.2 миллион лет назад – 21.4 миллион лет назад ) самый последний общий предок сохранившихся M. leprae было подсчитано, что штаммы жили 3607 лет назад [95% самая высокая апостериорная плотность 2204–5525 лет назад]. Расчетный коэффициент замещения составлял 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.[18] Авторы также показали, что лепрозная палочка в Америку была завезена из Европы.

Предки M. leprae и М. туберкулез были оценены как разделенные 36 миллион лет назад.[19]

Другое исследование предполагает, что M. leprae возникла в Восточной Африке и распространилась оттуда в Европу и Средний Восток первоначально до распространения в Западной Африке и Америка за последние 500 лет.[20] 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.[21]

Симптомы M. leprae

Симптомы M. leprae, также известные как проказа, представляют собой 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 с ощущением чувствительности в руках и ногах как мышечная слабость. Симптомы обычно проявляются в организме через 3–5 лет, однако у некоторых людей симптомы проявляются только через 20 лет после заражения. Этот длительный инкубационный период, как его называют, очень затрудняет возможность правильно диагностировать, когда человек вступил в контакт с болезнью.[22]

Проказа области груди и живота

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:

  1. Гипопигментированные или красноватые пятна на коже с явной потерей чувствительности
  2. Утолщение периферических нервов
  3. Кислотоустойчивые бациллы на мазках кожи или биопсийном материале

Лекарства

Химическая формула дапсона, первого эффективного средства от проказы, открытого в 1940-х годах.

Mycobacterium leprae был чувствителен к дапсон (диаминодифенилсульфон, первое эффективное средство от лепры, открытое в 1940-х годах), но сопротивление против этого антибиотик начали развиваться в 1960-х годах. Терапия одним дапсоном сейчас категорически противопоказана. В настоящее время рекомендуется комплексное лекарственное лечение (МЛТ). Всемирная организация здоровья, включая дапсон, рифампицин. и клофазимин (Два более поздних были обнаружены в 1960-х годах).[23] У пациентов, получающих MDT, большая часть бациллы умереть в течение короткого времени без немедленного облегчения симптомов. Это говорит о том, что многие симптомы проказы частично связаны с наличием мертвых клеток.

Уход

В мультилекарственной терапии (МДТ) используются комбинации антибиотиков, убивающих M. leprae включая: дапсон, рифампицин, клофазамин, фторхинолоны, азитромицин, и миноциклин. Антибиотики необходимо принимать регулярно до завершения лечения в связи с тем, что M. leprae имеет способность расти снова.[24]

Профилактическая мера M. leprae заключается в том, чтобы избегать тесного контакта с инфицированными людьми, которые не получают лечения.[25] Слепота, повреждение рук и ног и паралич - все это последствия повреждения нервов, нанесенного без лечения. M. leprae. Лечение не отменяет нанесенное повреждение нервов, поэтому рекомендуется как можно скорее начать лечение.[24] В Бацилла Кальметта – Герена Вакцина предлагает различную защиту от проказы в дополнение к ее основной цели: туберкулез.[26]

Рекомендации

  1. ^ «MYCOBACTERIUM LEPRAE, ПРИЧИНА ЛЕПРОЗИИ». Общество микробиологов. 27 августа 2014 года.
  2. ^ "КТО | Что такое проказа?". ВОЗ. Получено 12 ноября, 2019.
  3. ^ Хансен ГСГ (1874 г.). "Undersøgelser Angående Spedalskhedens Årsager (Исследования, касающиеся этиологии проказы)". Norsk Mag. Laegervidenskaben (на норвежском языке). 4: 1–88.
  4. ^ а б МакМюррей DN (1996). «Микобактерии и нокардии».. В Baron S .; и другие. (ред.). Медицинская микробиология Барона (4-е изд.). Медицинский филиал Техасского университета. ISBN  978-0-9631172-1-2.
  5. ^ «Микробиология M.leprae». Всемирная организация здоровья.
  6. ^ Шинник, Томас М. (2006). "Mycobacterium lepraeВ: Дворкин, Мартин; Фалькоу, Стэнли; Розенберг, Юджин; Шлейфер, Карл-Хайнц; Стакебрандт, Эрко (ред.). Прокариоты. Springer. С. 934–944. Дои:10.1007/0-387-30743-5_35. ISBN  978-0-387-25493-7.
  7. ^ «Проказа: болезнь». Всемирная организация здоровья.
  8. ^ Рамеш Марне Бхат и Чайтра Пракаш (сентябрь 2012 г.). «Проказа: обзор патофизиологии». Междисциплинарная перспектива Infect Dis. 2012: 181089. Дои:10.1155/2012/181089. ЧВК  3440852. PMID  22988457.
  9. ^ Шарма, Рахул; Сингх, Пушпендра; Loughry, W.J .; Локхарт, Дж. Митчелл; Инман, В. Барри; Duthie, Malcolm S .; Пена, Мария Т .; Marcos, Luis A .; Сколлард, Дэвид М .; Коул, Стюарт Т .; Трумэн, Ричард В. (2015). «Зоонозная проказа на юго-востоке США». Возникающие инфекционные заболевания. 21 (12): 2127–34. Дои:10.3201 / eid2112.150501. ЧВК  4672434. PMID  26583204.
  10. ^ «Проказа (болезнь Хансена) - Синяя книга - Департамент здравоохранения и социальных служб, Виктория, Австралия». ideas.health.vic.gov.au. Получено 17 ноября, 2015.
  11. ^ Трумэн Р.В., Крахенбуль Ю.Л.; Крахенбуль (2001). «Жизнеспособные M. leprae как исследовательский реагент». Int. J. Lepr. Другой Mycobact. Дис. 69 (1): 1–12. PMID  11480310.
  12. ^ а б Коул С.Т., Брош Р., Пархилл Дж. И др. (1998). «Расшифровка биологии Mycobacterium tuberculosis из полной последовательности генома». Природа. 393 (6685): 537–44. Bibcode:1998Натура.393..537C. Дои:10.1038/31159. PMID  9634230.
  13. ^ Нараянан С., Дешпанде У; Дешпанде (2013). «Полногеномные последовательности четырех клинических изолятов Микобактерии туберкулеза из Тамил Наду, Южная Индия ". Объявление о геноме. 1 (3): e00186–13. Дои:10.1128 / genomeA.00186-13. ЧВК  3707582. PMID  23788533.
  14. ^ Коул С.Т., Эйглмайер К., Паркхилл Дж. И др. (2001). «Массивный генный распад в лепровой палочке». Природа. 409 (6823): 1007–11. Bibcode:2001 Натур.409.1007C. Дои:10.1038/35059006. PMID  11234002. S2CID  4307207.
  15. ^ Шуенеманн В.Дж., Сингх П., Мендум Т.А. и др. (Июль 2013). "Полногеномное сравнение средневекового и современного Mycobacterium leprae". Наука. 341 (6142): 179–83. Bibcode:2013Наука ... 341..179С. Дои:10.1126 / science.1238286. PMID  23765279. S2CID  22760148.
  16. ^ "Риск заражения | Болезнь Хансена (проказа) | CDC". www.cdc.gov. Получено 17 ноября, 2015.
  17. ^ Сингх П., Бенджак А., Шуенеман В.Дж., Хербиг А., Аванзи С., Буссо П., Низельт К., Краузе Дж., Вера-Кабрера Л., Коул СТ (2015). "Понимание эволюции и происхождения бацилл проказы на основе последовательности генома Микобактерии лепроматоза". Proc Natl Acad Sci U S A. 112 (14): 4459–4464. Bibcode:2015ПНАС..112.4459С. Дои:10.1073 / pnas.1421504112. ЧВК  4394283. PMID  25831531.
  18. ^ Шуенеманн В.Дж., Сингх П., Мендум Т.А., Краузе-Киора Б., Ягер Г. и др. (2013). "Полногеномное сравнение средневекового и современного Mycobacterium leprae". Наука. 341 (6142): 179–183. Bibcode:2013Наука ... 341..179С. Дои:10.1126 / science.1238286. PMID  23765279. S2CID  22760148.
  19. ^ Джелуаджи З., Рауль Д., Дранкур М. (2011). «Палеогеномика Микобактерии туберкулеза: всплески эпидемии с деградирующим геномом ". Ланцет Инфекция Дис. 11 (8): 641–650. Дои:10.1016 / с 1473-3099 (11) 70093-7. PMID  21672667.
  20. ^ Моно М., Оноре Н., Гарнье Т., Араоз Р., Коппе Дж. Й., Лакруа С., Соу С., Спенсер Дж. С., Трумэн Р. В., Уильямс Д. Л., Гелбер Р., Вирмонд М., Флажель Б., Чо С. Н., Джи Б., Паниз-Мондольфи А., Convit J, Young S, Fine PE, Rasolofo V, Brennan PJ, Cole ST (2005). «О происхождении проказы». Наука. 308 (5724): 1040–1042. Дои:10.1126 / science / 1109759. PMID  15894530. S2CID  86109194.
  21. ^ "ВОЗ | Эпидемиология". ВОЗ. Получено 12 ноября, 2019.
  22. ^ "Обзор проказы". WebMD.
  23. ^ «Проказа». Всемирная организация здоровья.
  24. ^ а б "Диагностика и лечение | Болезнь Хансена (проказа) | CDC". www.cdc.gov. 2 ноября 2018 г.. Получено 12 ноября, 2019.
  25. ^ «Проказа: Медицинская энциклопедия MedlinePlus». www.nlm.nih.gov. Получено 17 ноября, 2015.
  26. ^ Дати М.С., Гиллис Т.П., Рид С.Г.; Гиллис; Рид (ноябрь 2011 г.). «Достижения и препятствия на пути к вакцине от проказы». Hum Vaccin. 7 (11): 1172–83. Дои:10.4161 / hv.7.11.16848. ЧВК  3323495. PMID  22048122.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)

внешняя ссылка