Кіріспе
Микобактерия лепра (Mycobacterium leprae) – Хансен ауруын (махау) тудыратын бактериялардың бірі. Бұл қышқылға төзімді, грам-оң, таяқша тәрізді бактерия және міндетті ішкі жасушалық паразит, яғни туысы – микобактерия туберкулезі сияқты, оны жасушасыз зертханалық ортада өсіруге болмайды. Бактериялар негізінен макрофагтар мен Шванн жасушаларын жұқтырады және көбінесе палисада түрінде жиналады. Микобактерия лепра бұрын тек дапсонмен емдеуге сезімтал болды, бірақ 1960 жылдардан бері бұл антибиотикке төзімділік дамытты. Қазіргі уақытта Дүниежүзілік денсаулық сақтау ұйымы дапсон, рифампицин және клофазиминнен тұратын көп дәрілік емдеуді (МДТ) ұсынады. Бұл түрді 1873 жылы норвегиялық дәрігер Герхард Армауэр Хансен ашқан, және ол адамдарда аурудың себебі ретінде анықталған алғашқы бактерия болды. Бұл – микобактерияларға тән миколь қышқылының ерекше балдыр қабатымен қоршалған, параллель қабырғалары мен дөңгелек ұштары бар, ауаға мұқтаж бацилла (таяқша тәрізді бактерия). Грам-оң, бірақ микобактерия лепра дәстүрлі түрде карбол фуксинмен Зиль-Нильсен бояуымен боялады. Бациллалар микобактерия туберкулезінен (МТБ) гөрі аз қышқылға төзімді болғандықтан, қазір төмен қышқыл концентрациялы Файт-Фарако бояу әдісі қолданылады. Оның мөлшері мен пішіні МТБ-ға өте ұқсас. Бактериялар гранулематозды зақымдануларда кездеседі және түйіндерде олардың саны көп болады. Бұл бактериялар көбінесе лепроматоздық алапес зақымдануларында көптеп кездеседі және әдетте палисада ретінде топтасады. Жүйешіл жасушалардың оптикалық микроскопиясы арқылы микобактерия лепра жеке-жеке немесе "глоби" деп аталатын топтарда табылады, бациллалар түзу немесе сәл иіліңкі болуы мүмкін, ұзындығы 1-8 мкм, ал диаметрі 0,3 мкм. Бактериялар 27-30 °C температурада жақсы өседі, сондықтан тері, мұрынның кілегейлі қабығы және шеткі жүйкелер микобактерия лепра инфекциясының негізгі нысанасы болып табылады.
Mycobacterium leprae (also known as the leprosy bacillus or Hansen's bacillus) is one
of the two species of bacteria that cause Hansen's disease (leprosy), a chronic but curable infectious disease that damages the peripheral nerves and targets the skin, eyes, nose, and muscles. It is an acid fast, Gram positive, rod shaped bacterium and an obligate intracellular parasite, which means, unlike its relative Mycobacterium tuberculosis, it cannot be grown in cell free laboratory media. The bacteria infect mainly macrophages and Schwann cells, and are typically found congregated as a palisade. Mycobacterium leprae was sensitive to dapsone as a treatment alone, but since the 1960's, it has developed resistance against this antibiotic. Currently, a multidrug treatment (MDT) is recommended by the World Health Organization, including dapsone, rifampicin, and clofazimine. The species was discovered in 1873 by the Norwegian physician Gerhard Armauer Hansen, and was the first bacterium to be identified as a cause of disease in humans. It is an aerobic bacillus (rod shaped bacterium) with parallel sides and round ends, surrounded by the characteristic waxy coating of mycolic acid unique to mycobacteria. It is Gram positive by Gram staining, but Mycobacterium leprae was traditionally stained with carbol fuchsin in the Ziehl–Neelsen stain. Because the bacilli are less acid fast than Mycobacterium tuberculosis (MTB), the Fite Faraco staining method, which has a lower acid concentration, is used now. In size and shape, it closely resembles MTB. The bacteria are found in the granulomatous lesions and are especially numerous in the nodules. This bacteria often occur in large numbers within the lesions of lepromatous leprosy and are usually grouped together as a palisade. By optical microscopy of host cells, Mycobacterium leprae can be found singly or in clumps referred to as "globi", the bacilli can be straight or slightly curved, with a length ranging from 1–8 μm and a diameter of 0.3 μm. The bacteria grow best at 27 to 30 °C, making the skin, nasal mucosa and peripheral nerves primary targets for infection by Mycobacterium leprae.
Хосттар диапазоны
Mycobacterium leprae-нің таралған жануарлар шеңбері тар, адамдардан басқа, оның иесі болып тоғыз жолақты армадиллолар мен қызыл қояншықтар ғана табылады. Зертхана жағдайында тышқандарға жұқтыру мүмкін, және бұл пайдалы жануар моделі болып табылады.
Өсіру
Mycobacterium leprae бактериясының екі еселеу уақыты ерекше ұзақ (Эшерихия коли бактериясының 20 минутымен салыстырғанда 12-14 күн аралығында), сондай-ақ оны зертханада өсіру мүмкін емес. Бұл организм міндетті ішкіклеткалық паразит болғандықтан, тәуелсіз тіршілік үшін қажетті көптеген гендері жетіспейді, бұл оны өсіруді қиындатады. Микобактериялар туысына жататын бактерияларды жоюды қиындататын күрделі және ерекше жасуша қабырғасы оның өте баяу көбеюіне де себеп болады. Mycobacterium leprae салқын температураны, сәл қышқыл, микроаэрофильді жағдайларды қалайды және энергия көзі ретінде қанттардан гөрі липидтерді пайдалануға бейім. Mycobacterium leprae үшін қажетті өсу шарттары белгілі, бірақ оның өсуін қолдайтын дәл аксеникалық орта әлі ашылмаған. In vitro жағдайында өсіру көбінесе мүмкін болмайтындықтан, оны егешкілердің аяқ табанында өсіруге көшкен.
Катаболизм
Mycobacterium leprae-нің аксенді ортада өспеуі, оның иесінен алынатын қоректік заттар мен аралық заттарға тәуелді екенін көрсетеді. Басқа Mycobacterium түрлерінде кездесетін көптеген катаболикалық жолдар, қоректік заттарды ыдыратуда маңызды рөл атқаратын ферменттердің жоқтығынан зақымдануда. Гликолиз жолы, пентоза фосфат жолы және ТСА циклі сияқты функционалды көміртек катаболикалық жолдары түрлерде сақталуда. Mycobacterium leprae геномын MTB геномымен салыстырғанда, редуктивті эволюцияның өте күшті жағдайы байқалады. Геномның жартысынан да азы функционалды гендерді қамтиды. Mycobacterium leprae геномынан шамамен 2000 ген жоғалған деп есептеледі. Бұл редуктивті эволюция, негізінен организмнің міндетті ішкіклеткалық бактерияға айналуымен байланысты.
Псевдогендер
Mycobacterium leprae және M. tuberculosis жалпы ата-бабасының геномында болған көптеген гендер Mycobacterium leprae геномында жоғалып кетті. Осының салдарынан Mycobacterium leprae көптеген гендерді жоғалту арқылы геном өлшемін күрт қысқартты. Патогеннің геномының жартысынан астамын қазір псевдогендер құрайды, себебі патоген редуктивті эволюция деп аталатын процеске түсті. Макрофагтармен жұққан кезде Mycobacterium leprae псевдогендерінің кейбір экспрессия деңгейлері өзгереді, бұл Mycobacterium leprae псевдогендерінің кейбіреулері толығымен "бұзылған" гендер емес екенін, сонымен қатар инфекцияда, жасуша ішінде көбейіп және репликацияда қатыса алатынын көрсетеді. Бұл геномдық қысқарту толыққанды емес. М. туберкулез сияқты 4,42 Мб геномнан 3,27 Мб геномға дейін азайту шамамен 1200 ақуызды кодтау тізбегінің жоғалуына себеп болады.
Негізгі ферменттер
Mycobacterium leprae үшін сегіз қажетті фермент бар, олардың бірі - аланин рацемаза (alr). Бұл фермент маңызды, себебі ол D-аланин-D-аланин лигазасы және аланин/аспартат метаболизмінде кездеседі. Басқа қажетті ферменттерге нуклеотидтік қант метаболизмі мен поликетидтік қант бірліктерінің биосинтезінде маңызды рөл атқаратын болжамды dTDP4-дегидрорамноза 3,5-эпимераза (rm1C) жатады. Петидогликан биосинтезіне murG, murF, MurE, murY, murC және murD қажет, бұл Mycobacterium leprae үшін қажетті қалған алты фермент.
Тарату
Бактерия адамдар арасында бүкіл әлемде тараған, бірақ ең көп кездесетін аймақтар Сахара төменгі Африкасы, Азия және Оңтүстік Америка. Mycobacterium leprae географиялық таралуына мына елдер кіреді: Ангола, Бразилия, Орталық Африка Республикасы, Конго Демократиялық Республикасы, Микронезия Федеративтік Штаттары, Үндістан, Кирибати, Мадагаскар, Непал, Маршалл аралдары Республикасы және Танзания Біріккен Республикасы. 1980 жылдары көпдәрілік терапия (МДТ) енгізілгеннен кейін, мәйектің қоздырғыштарының саны 95%-ға төмендеді. Бұл төмендеу Дүниежүзілік денсаулық сақтау ұйымын (ДДҰ) мәйекті 10 000 адамға бірден кем қоздырғыш кездесетін жағдай ретінде қоғамдық денсаулық мәселесі емес деп жариялауға алып келді. Mycobacterium leprae жұқтырған адамдардан тарауынан басқа, қоршаған орта да маңызды резервуар болып табылуы мүмкін. Mycobacterium leprae ДНК Бангладеште мәйектің қоздырғыштарымен ауырған науқастардың үйлерінен, Суринамда армадиллолардың қуыстарынан және Ұлыбритания аралдарындағы қызыл алапеспен ауырған білгіштердің мекендерінен алынған топырақтан анықталды. Бір зерттеуде АҚШ-та армадиллолармен байланысы болған мәйектің көптеген жағдайлары туралы хабарлар тіркелді. Бразилияның Пара штатында армадиллоларда Mycobacterium leprae инфекциясының жоғары деңгейі байқалды, ал армадилло етін жиі жейтін адамдардың M. leprae спецификалық антигені, фенолдық гликолипид I (PGL I) көрсеткіштері, оны жиі жемейтін немесе азырақ жейтін адамдармен салыстырғанда айтарлықтай жоғары болды. Орта ғасырлардағы жағдайлардан оқшауланған геномдарды зерттеуде мутация деңгейі 6,13 × 10−9 құрады. Авторлар сондай-ақ Америкаға мәйектің қоздырғышы Еуропадан әкелінгенін көрсетті. Еуропаның әртүрлі географиялық аймақтарынан алынған остеологиялық зақымданулары бар ортағасырлық қаңқалардан ДНК алу және жоғары өнімділікті секвенирлеу әдістері арқылы Mycobacterium leprae-нің дерлік толық тізбектері алынды. Ежелгі тізбектерді мәйектің әртүрлі генотиптері мен географиялық шығу тегі бар науқастардың биопсиясынан алынған қазіргі заманғы штаммдармен салыстыру арқылы оның эволюциясы мен тарихтағы бағыты, мәйектің қоздырғышының филогеографиясы және Еуропадан мәйектің жоғалуы туралы жаңа түсініктер алынды.
Патогенез
Mycobacterium leprae инкубациялық кезеңі 9 айдан 20 жылға дейін созылады. Бактерия гистиоциттер мен жүйке жасушаларының ішінде жасуша ішінде көбейеді және екі түрі бар. Бір түрі - "туберкулоидты", ол өсуін шектейтін жасушалық иммундық реакцияны тудырады және аз мөлшерде бацилдерді (пауцибацилді) қамтиды. Осы түр арқылы Mycobacterium leprae әдетте терідегі кіру орнында көбейіп, Шванн жасушаларына енеді және олармен қоныстанады. Бактерия T көмекші лимфоциттерді, эпителиоидты жасушаларды және теріге алып жасушалардың енуін тудырады, нәтижесінде инфекцияланған адамдардың терісінде үлкен, жалпақ дақтар және көтеріңкі, қызыл жиектер пайда болады. Бұл дақтардың ортасы құрғақ, әжір, түксіз болады және теріде сезімталдық жоғалуымен бірге жүреді. Сезімталдық жоғалуы шеткі сезімталдық жүйкелерге бактерияның енуі салдарынан дамуы мүмкін. Теріге кірген жердегі дақ және ауырсыну сезімінің жоғалуы – адамның туберкулоидты формадағы мәйектің болуын көрсететін маңызды клиникалық белгілер. Мәектің екінші түрі – "лепроматты" формасы, онда микробтар кіру орнындағы макрофагтарда көбейеді және көптеген анықталатын бацилдерді (мультибацилді) қамтиды.
Mycobacterium leprae инфекциясының белгілері
Mycobacterium leprae инфекциясының, яғни жалқаудың белгілері – терідегі ақшыл жаралар, бірнеше апта немесе айлар бойы кетпейтін ісіктер немесе дөңгелектер, қол мен аяқтардағы сезімталдық және бұлшық әлсіздігіне алып келетін жүйке зақымдануы. Симптомдар әдетте, инфекция жұққаннан кейін 3–5 жылдан кейін пайда болады. Дегенмен, кейбір адамдарда ауру белгілері инфекцияға ұшырағаннан кейін 20 жыл өткен соң ғана көрінеді. Бұл ұзақ инкубациялық кезең адамның аурумен қашан байланысқа түскенін дұрыс анықтауды қиындатады. Армадиллерде Mycobacterium leprae тараған инфекцияны тудырады, бұл тіндер мен жүйкелерде ұқсас құрылымдық және патологиялық өзгерістерге әкеледі. Эдинбург университетінің Ветеринариялық патология бөлімі мәлімдегендей, бөркіттерде "ауру айқын көрінеді: мұрын, ерін, қабақтар, құлақтар, жыныс мүшелері және кейде аяқтар мен төменгі аяқ-қолдардың айналасында ісіну және түктердің түсуі байқалады. Бұл жалаңаш тері "жағыратын" сияқты көрінеді. Бөркіт әдетте денесі нашар күйде болады және блохалар, қызыл кенелер және масалар сияқты көптеген паразиттерге шалдығуы мүмкін."
Емдеу
Бактерияның жасуша қабырғасындағы миколь қышқылдары көптеген антибиотиктерге төзімділік береді және маңызды вируленттілік факторы болып табылады. 1984 жылы Дүниежүзілік денсаулық сақтау ұйымы (ДДҰ) сарапшылар комитеті көп дәрілік терапияны (МДТ) ұсынды, ол араласқаннан бастап жалмай ауруының стандартты емдеуіне айналды. 1995 жылдан бері ДДҰ эндемиялық елдерге МДТ-ны тегін жеткізіп келеді. МДТ жалмай ауруын емдеу үшін қолданылады, себебі жалмай ауруын бір препаратпен (монотерапия) емдеу препаратқа төзімділікке алып келуі мүмкін. МДТ-да қолданылатын препараттардың комбинациясы аурудың жіктелуіне байланысты болады. ДДҰ көпбациллалық жалмай ауруымен ауыратын науқастарға 12 ай бойы Рифампицин, Клофазимин және Дапсон комбинациясын қолдануды ұсынады. ДДҰ азбациллалық жалмай ауруымен ауыратын науқастарға 6 ай бойы Рифампицин мен Дапсон комбинациясын қолдануды ұсынады. Препараттарды емдеу аяқталғанға дейін үнемі қабылдау қажет, себебі Mycobacterium leprae препаратқа төзімді болуы мүмкін. Емнің тиімділігін анықтау үшін Mycobacterium leprae-нің тері үлгісінен алынған қышқылға төзімді бояу арқылы пациенттегі қалған бациллалардың санын бағалауға болады. Жыл сайын тіркелген жалмай ауруының шамамен 250 000 жағдайы бар, бұл МДТ қолданылуына қарамастан, аурудың таралу деңгейі 90%-ға төмендегеніне қарамастан, инфекцияның таралу тізбегі әлі де тоқтатылмағанын көрсетеді. Бұл ауруды бақылау әлі де қажетті деңгейде емес екенін көрсетеді, сондықтан емдеу және бақылауға бағытталған зерттеулерді жалғастыру қажет. Емделмеген M. leprae-мен байланысты жүйке зақымдану салдарынан соқырлық, қол-аяқтардың жұқаруы және сал болуы мүмкін. Ем жүйке зақымдануын қалпына келтірмейді, сондықтан ерте емдеу қажет.
Антибиотиктердің мақсаттары
Дапсон дигидроптероат синтетазасы (DHPS) ферментін бәсекелес түрде тежеп, тетрагидрофолат өндірісін азайтады, ал тетрагидрофолат – M. leprae-де нуклеин қышқылының биосинтезіне қажетті маңызды компонент. Рифампин ДНК-ға тәуелді РНК полимеразаның β-суббірлігімен байланысуын бұзып, мРНҚ өндірісін тоқтатады, нәтижесінде жасуша қаза болады. Клофазиминнің Mycobacterium leprae-ге қатысты әрекет ету механизмі толыққанды түсініксіз, бірақ препараттың гуанинмен базалық тізбектерде байланысуға бейімділігі анықталды, бұл клофазиминнің адам ДНК-сына қарағанда микобактериялардың G+C-ға бай геномдарына қатысты артықшылық танытуын түсіндіруге болады. Клофазиминнің микобактериялық ДНК-мен байланысуы егешқұйрықтарда Mycobacterium leprae-ге қарсы әлсіз бактерицидтік әсер ететіні дәлелденді, сондықтан ол жалғыз препаратты терапия ретінде махау ауруына қолдануға жарамсыз. Үш негізгі препараттың ішінде рифампин дапсон мен клофазиминге қарағанда күшті бактерицидтік әсерге ие.
Антибиотиктердің ықтимал нысаналары
Антибиотиктердің жаңа нысаналарын табу маңызды, өйткені төзімділік күшейіп келеді. Mycobacterium leprae-де murC, murD, murE, murF, murG және murY атты алты қажетті фермент бар, олардың барлығы M. leprae-де пептидогликанның биосинтезі үшін өте маңызды. Осы ферменттер мен пептидогликан биосинтезі антибиотиктер үшін әлеуетті нысаналар болып табылады. Осы ферменттерді нысанаға алу арқылы, олар қысқа полипептидтік тізбектердің қосылуын катализдейді, бактерия жасуша қабырғасының синтезін тоқтатуға болады.
Антибиотиктерге төзімділік
Антибиотиктерге қарсы тұру шамамен 10% жаңа мәйіс қыстыру жағдайларында және шамамен 15% қайталаған жағдайларда кездеседі. Mycobacterium leprae-нің дәріге төзімділігі антибиотиктердің әсер ететін орындарындағы генетикалық өзгерістер мен жасуша қабырғасының өткізгіштігінің төмендеуінен туындайды деп есептеледі. M. tuberculosis-тегі эффлюкс сорғыларының санымен салыстырғанда, Mycobacterium leprae-де олардың саны шамамен екі есе аз. M. tuberculosis-тің дәріге төзімділігіне және вируленттілігіне үлес қосатын эффлюкс сорғылары, Mycobacterium leprae геномдық редукциялық эволюциясы кезінде сақталған. Бұл бактерия екендігі Альберт Людвиг Зигсмунд Найссермен расталды, ол Хансенмен осы жаңалықты ашудағы басымдық үшін дауласты. Хансеннің жануарларды бактериямен жұқтыруға жасаған әрекеттері сәтсіз аяқталды. 1879 жылы ол 33 жастағы Кари Нильсдаттердің жеңіл туберкулоидты түрімен ауырған адамнан алынған тінді оның рұқсатынсыз көзге енгізген кезде, Бергендегі мәйіс ауруханасынан босатылып, медициналық практикамен айналысуға тыйым салынды. Бұл жағдай Хансеннің кәсіби беделіне көп әсер етпеді және ол зерттеулерін жалғастырды.
over priority for the discovery. Hansen's attempts to infect animals with the bacteria were unsuccessful. When, in 1879, he injected, without consent, tissue from a person with lepromatous leprosy into the eye of 33 year old Kari Nielsdatter who had the milder tuberculoid form of the infection, he was dismissed from his post at the Leprosy Hospital in Bergen and was banned from practising medicine. The case had little effect on Hansen's professional reputation, and he continued with his research.