Палочка Хансена

20.04.2021

Палочка Хансена, или бацилла Хансена (лат. Mycobacterium leprae) — вид актиномицетов из семейства Mycobacteriaceae, один из возбудителей лепры (проказы).

Mycobacterium leprae (лат. Mycobacterium leprae) — это бактерия, вызывающая проказу, также известную как «болезнь Хансена», которая является хроническим инфекционным заболеванием, поражающим периферические нервы и поражающим кожу, глаза, нос и мышцы. Проказа может возникать в любом возрасте от младенчества до пожилого возраста, но она излечима, и лечение может предотвратить инвалидность. Вид был обнаружен в 1873 году норвежским врачом Герхардом Хансеном, который искал бактерии в кожных узлах пациентов с проказой. Это была первая бактерия, которая была идентифицирована как вызывающая болезнь у людей.

Лепра

Вызываемая палочкой Хансена лепра — хроническое гранулематозное заболевание, которое может протекать в трёх клинических формах: лепроматозной, туберкулоидной и недифференцированной. Поражаются преимущественно периферические нервы и нервные окончания, верхние дыхательные пути, глаза, у мужчин — яички. Основные пути передачи — воздушно-капельный и контактный.

Ввиду тяжести заболевания и отсутствия вероятности реконвалесценции, в прошлом прокажённых нередко изгоняли из поселений. Кроме того, со Средневековья практикуется изоляция больных в лепрозориях. Предположительно, в Европу проказа была занесена из Передней Азии во время крестовых походов.

Морфология и физиология бактерии

Это внутриклеточная, плеоморфная, кислотоустойчивая, патогенная бактерия. M. leprae - аэробная палочка (палочковидная бактерия) с параллельными сторонами и круглыми концами, окруженная характерным восковым налетом, уникальным для микобактерий. По размеру и форме он очень похож на Mycobacterium tuberculosis. Эта бактерия часто встречается в большом количестве в очагах лепроматозной проказы, которые обычно группируются вместе, как пучки сигар, или располагаются в частоколе. Благодаря своему густому восковому покрытию M. leprae окрашивается карболовым фуксином, а не традиционным окраской по Граму. Для созревания культуры требуется несколько недель.

Оптическая микроскопия показывает M. leprae в виде комков, округлых масс или в группах палочек рядом друг с другом, в диапазоне от 1 до 8 мкм в длину и от 0,2 до 0,5 мкм в диаметре. Трудность в культивировании организма, по-видимому, заключается в том, что он является обязательным внутриклеточным паразитом, в котором отсутствуют многие необходимые гены для независимого выживания. Сложная и уникальная клеточная стенка, которая затрудняет разрушение представителей рода Mycobacterium, по-видимому, также является причиной крайне медленной скорости репликации. Факторы вирулентности включают восковое наружное покрытие, образованное при производстве миколиновых кислот, уникальных для микобактерий. Не образуют спор и капсул, неподвижны. В культурах встречаются разветвлённые, сегментированные формы.

Цитоплазма микобактерии лепры окружена несколькими оболочками:

  • микрокапсула — полисахаридная оболочка из 3—4 слоёв толщиной 200—250 нм, прочно связанная с клеточной стенкой и лежащая на её поверхности, которая защищает микобактерию от воздействия внешней среды, обладает антигенными свойствами (термостабильный и термолабильный антигены), проявляет серологическую активность;
  • клеточная стенка — ограничивает микобактерию снаружи, обеспечивает стабильность размеров и формы клетки, механическую, осмотическую и химическую защиту, включает факторы вирулентности — липиды, с фосфатидной фракцией которых связывают вирулентность микобактерий, а также миколовую кислоту, лепрозиновую оксикислоту и воск (лепрозин);
  • цитоплазматическая мембрана — включает липопротеиновые комплексы, ферментные системы

Нуклеоид состоит из кольцевой ДНК без плазмид.

Патоген является облигатным внутриклеточным паразитом — на питательных средах, применяемых для культивирования туберкулёзного возбудителя, рост получен не был, однако их удалось культивировать на жидких яичных средах, содержащих лизаты семенников животных и рыб. В литературе описана также возможность культивирования на специальных средах с добавлением сывороточного белка при температуре 32 °C, однако рост также медленный. Культуральные формы отличаются от тканевых и теряют патогенность для животных.

В лаборатории линии этой микобактерии поддерживаются в броненосцах, а также на лапках мышей.

Патогенез

Инкубационный период M. leprae может составлять от 9 месяцев до 20 лет. Он реплицируется внутриклеточно внутри гистиоцитов и нервных клеток и имеет две формы. Одной из форм является «туберкулоид», который вызывает клеточный ответ, который ограничивает его рост. Благодаря этой форме M. leprae размножается в месте проникновения, обычно в кожу, вторгаясь и колонизируя шванновские клетки. Микроб затем индуцирует Т-хелперные лимфоциты, эпителиоидные клетки и гигантскую клеточную инфильтрацию кожи, в результате чего у инфицированных людей появляются крупные сплющенные пятна с приподнятыми и приподнятыми красными краями на коже. Эти пятна имеют сухие, бледные, безволосые очаги, сопровождающиеся потерей чувствительности на коже. Потеря чувствительности может развиться в результате вторжения периферических чувствительных нервов. Пятно в месте проникновения через кожу и потеря болевого ощущения являются ключевыми клиническими признаками того, что у человека туберкулезная форма проказы.

Второй формой проказы является «лепроматозная» форма, при которой микробы размножаются в макрофагах в месте проникновения. Они также растут в эпителиальных тканях лица и мочек ушей. Индуцированные Т-клетки-супрессоры многочисленны, но эпителиоидные и гигантские клетки редки или отсутствуют. При нарушении клеточно-опосредованного иммунитета в макрофагах появляется большое количество M. leprae, а у инфицированных пациентов в месте входа появляются папулы, отмеченные складками кожи. Постепенное разрушение кожных нервов приводит к тому, что называют «классическим львиным лицом». Широкое проникновение этого микроба может привести к серьезным повреждениям тела; например, потеря костей, пальцев рук и ног.

Геном

Геном палочки Хансена был успешно расшифрован в 2001 году на материале штамма, выделенного в штате Тамилнад (Индия) и обозначенного TN. Его длина составила 3 268 203 пар нуклеотидных оснований, а содержание гуанина и цитозина — 57,8 %. Значения оказались намного ниже, чем соответствующие значения у возбудителя туберкулёза — палочки Коха (соответственно, 4 441 529 пар и 65,6 %).

Число общих генов Mycobacterium tuberculosis и Mycobacterium leprae составляет около 1500. Сравнительный анализ показывает, что микобактерии, произошедшие от общего предка, на первоначальном этапе имели геном аналогичного размера. На сокращение генома с 4,42 миллионов пар оснований до 3,27 миллионов пар приходится потеря около 1200 генных последовательностей. Значительная редукция генетического материала у M. leprae сопровождалась помимо потери генов генетическими перестройками и появлением псевдогенов из прежде функционировавших генов: лишь 50 % генома кодирует белки (у M. tuberculosis этот показатель составляет 91 %).

В более раннем исследовании было получено несколько меньшее значение содержания гуанин-цитозиновых пар (56,2±1 %). Размер генома, определённый в этой работе: (2,2±0,3)⋅109 дальтон (что соответствует (3,5±0,5) миллионам пар оснований) — достоверно не отличается от данных по секвенированию. В исследовании также были получены данные о различиях генома микобактерий лепры и Mycobacterium «lufu» (доля GC-пар составляет 61 %, геном имеет размеры 3,1⋅109 дальтон), а также о различиях с Mycobacterium vaccae (доля GC-пар составляет 65 %, геном имеет размеры 3,1⋅109 дальтон).

В опубликованной в 2013 году в журнале Science работе генетиков из Тюбингенского университета было показано, что геном возбудителя практически не изменился за 500 лет.

Сходство с Mycobacterium «lufu»

В своих работах М. Ю. Юшин доказывал тождественность свободноживущих микобактерий-сапрофитов Mycobacterium lufu и паразитических Mycobacterium leprae. Однако, при исследовании генома разных видов микобактерий получены данные о различиях генома микобактерий лепры и Mycobacterium «lufu» (доля GC-пар составляет 61 %, геном имеет размеры 3,1⋅109 дальтон), а также о различиях с Mycobacterium vaccae (доля GC-пар составляет 65 %, геном имеет размеры 3,1⋅109 дальтон).