Gruźlica

Mykobakterie
Są to bakterie o kształcie pałeczkowatym, nie zarodnikujące, tlenowe, które trudno się barwią, lecz po zabarwieniu są odporne na odbarwianie kwasem lub alkoholem i dlatego zwane "kwasoodporne". Poza licznymi formami saprofitycznymi do grupy tej należą bakterie chorobotwórcze (np. Mycobacterium tuberculosis i Mycobacterium leprae), które wywołują przewlekłe choroby ze zmianami typu ziarniaków zakaźnych.
Mycobaterium tuberculosis
Morfologia i identyfikacja

A. Organizmy typowe. W tkankach zwierzęcych są to proste pałeczki, cienkie. Na podłożach sztucznych występują formy ziarenkowate lub nitkowate. Nie można ich zaklasyfikować ani do bakterii Gram-dodatnich ani Gram-ujemnych. Zabarwione barwnikami zasadowymi nie odbarwiają się alkoholem, mimo działania na nie jodem. Prawdziwe prątki gruźlicy charakteryzują się "kwasoodpornością", np. 95% alkohol etylowy z dodatkiem 3% HCl (kwaśny alkohol) szybko odbarwia wszystkie bakterie z wyjątkiem prątków gruźlicy. Kwasoodporność zależy od zachowania całości otoczki woskowej. Barwienie metodą Ziehla-Neelsena służy do identyfikacji mykobakterii. W plwocinie lub skrawkach tkanek obecność mykobakterii można wykazać za pomocą żółtopomarańczowej fluorescencji po zabarwieniu barwnikami fluorochromowymi (np. auraminą lub rodaminą).

B. Posiewy. Stosuje się 3 rodzaje podłoży:
1. Proste podłoża syntetyczne. Duże inokulum rośnie przez kilka tyg na prostych podłożach syntetycznych. Nie udaje się otrzymać wzrostu z małych ilości materiału ze względu na obecność małych ilości toksycznych kwasów tłuszczowych. Toksyczne działanie kwasów tłuszczowych znosi dodanie do podłoża surowicy zwierzęcej lub albuminy, a kwasy tłuszczowe mogą w takich przypadkach przyspieszać wzrost. Wzrost bakterii ułatwia dodatek do podłoża węgla aktywowanego.
2. Podłoża z albuminą i kwasem oleinowym. Na podłożach tych uzyskuje się wzrost niezależnie od wielkości inokulum, zwłaszcza w obecności preparatów Tween (rozpuszczalnych w wodzie estrów kwasów tłuszczowych, jak podłoże Dubosa). Zwykle mykobakterie rosną w postaci grudek lub zbitej masy ze względu na hydrofobowy charakter powierzchni komórek. Tween zwilża powierzchnię i w ten sposób umożliwia wzrost rozproszony w podłożach płynnych. Na podłożach złożonych wzrost jest zwykle szybszy.
3. Złożone podłoża organiczne. Małe inokulum, np. próbki pobrane od chorych, posiewa się na podłoża zawierające złożone substancje organiczne, np. żółtko jaja, surowicę zwierzęcą, wyciągi tkankowe. Podłoża te często zawierają penicylinę lub zieleń malachitową (np. podłoże Lowensteina-Jensena) w celu zahamowania wzrostu innych bakterii.

C. Charakterystyka wzrostu. Prątki gruźlicy są bezwzględnymi tlenowcami, które czerpią energię z utleniania licznych prostych związków węgla. Zwiększenie ciśnienia CO2 wzmaga ich wzrost. Aktywność biochemiczna nie jest charakterystyczna, a szybkość wzrostu jest znacznie mniejsza niż u większości bakterii. Czas podwojenia liczby komórek wynosi ok. 18 h. Formy saprofityczne rosną szybciej, namnażają się dobrze w temp 22 C, wytwarzają więcej barwnika i są w mniejszym stopniu kwasoodporne niż formy chorobotwórcze.

D. Reakcje na czynniki fizyczne i chemiczne. Mykobakterie są bardziej odporne na działanie czynników chemicznych od innych bakterii ze względu na hydrofobowy charakter ich powierzchni i grudkowy wzrost. Barwniki (np. zieleń malachitowa) lub leki przeciwbakteryjne (np. penicylina), które są bakteriostatyczne dla innych bakterii, można dodawać do podłoży bez obawy zahamowania wzrostu mykobakterii. Zasady i kwasy umożliwiają przeżycie niektórych prątków i są używane do "stężenia" próbek klinicznych i częściowego usunięcia towarzyszących bakterii. Prątki gruźlicy są niewrażliwe na wysychanie i mogą długo przebywać w suchej plwocinie.
Patogeneza
Mykobakterie nie wytwarzają znanych toksyn. Zawarte w kropelkach o wymiarach 1-5 nm są wdychane i przedostają się do pęcherzyków płucnych.
Wywoływanie zmian i ich cofanie się lub rozwój głównie określa 1) liczba mykobakterii w inokulum i ich namnażanie się; 2) odporność lub wrażliwość gospodarza.

A. Dwa podstawowe rodzaje zmian:
1. Wysiękowy. Obejmuje ostrą reakcję zapalną z pojawieniem się płynu obrzękowego, wielojądrowych krwinek białych, a później monocytów dookoła prątków gruźlicy. Ten rodzaj zmian obserwuje się głównie w tkance płucnej, w której przypomina zapalenie płuc. Może cofnąć się samoistnie z całkowitym wchłonięciem wysięku; może prowadzić do martwicy tkanki lub przejść w drugi rodzaj zmian (wytwórczy). W czasie fazy wysiękowej test tuberkulinowy staje się dodatni.
2. Wytwórczy. W pełni rozwinięty (ziarniak przewlekły) składa się z 3 stref: 1) centralnej części wypełnionej wielojądrowymi komórkami olbrzymimi, wewnątrz których znajdują się prątki gruźlicy; 2) strefy środkowej zawierającej jasne komórki nabłonkowe, często ułożone promieniście; 3) strefy obwodowej zawierającej fibroblasty, limfocyty i monocyty. W późniejszym okresie rozwija się tkanka włóknista, a strefa centralna ulega serowaciejącej martwicy. Taką zmianę nazywa się gruzełkiem. Serowaty gruzełek może się przebić do oskrzela, opróżnić się w nim i utworzyć jamę. Może następnie się zagoić przez zwłóknienie lub zwapnienie.

B. Rozprzestrzenienie bakterii w organizmie gospodarza. Prątki gruźlicy mogą się rozprzestrzeniać w organizmie gospodarza bezpośrednio przez naczynia chłonne i układ krwionośny, a także przez oskrzela lub przewód pokarmowy. W czasie pierwszego zakażenia prątki gruźlicy zawsze rozprzestrzeniają się z miejsca wniknięcia przez naczynia chłonne do regionalnych węzłów chłonnych. Mogą się rozprzestrzeniać dalej i dostawać się do krwi, która roznosi je do wszystkich narządów (rozsiew prosówkowy). Prątki mogą przenikać do krwi po uszkodzeniu żył przez serowaciejący gruzełek i drogę węzłów chłonnych. W zmianach serowaciejących uwalnianych do oskrzeli są aspirowane do dalszych części płuc lub połykane i przekazywane do żołądka i jelit.

C. Umiejscowienie wewnątrzkomórkowe. Prątki gruźlicy po umiejscowieniu w tkance znajdują się głównie wewnątrz monocytów, komórek układu siateczkowo-śródbłonkowego i komórek olbrzymich. Jest to jedna z przyczyn małej skuteczności chemioterapii.
Zakażenie pierwotne i typy powtórnego zakażenia.
Po pierwszym kontakcie gospodarza z prątkami gruźlicy obserwuje się zazwyczaj objawy: 1) rozwój ostrej wysiękowej zmiany z szybkim zajęciem naczyń chłonnych i regionalnych węzłów chłonnych; "zespół Ghona" jest pierwotną zmianą tkankową (zwykle w płucach) wraz ze zmianami w węzłach chłonnych; zmiany wysiękowe często goją się w krótkim czasie; 2) węzły chłonne ulegają masowemu serowaceniu, które zwykle wapnieje; 3) test tuberkulinowy staje się dodatni.
Takie zakażenie pierwotne występowało w przeszłości, zwykle u dzieci, obecnie jest jednak częstsze u dorosłych, którzy nie przebyli zakażenia i dlatego wynik testu tuberkulinowego we wczesnym okresie życia był u nich ujemny. W zakażeniu pierwotnym zajęta może być każda część płuc, lecz najczęściej jest to ich podstawa.
Zakażenie typu reaktywacji wywołują zwykle prątki gruźlicy, które przetrwały zakażenie pierwotne. Gruźlica tego typu charakteryzuje się przewlekłymi zmianami tkankowymi, tworzeniem gruzełków, serowaceniem i włóknieniem. Zmiany w regionalnych węzłach chłonnych są nieznaczne. Węzły te nie serowacieją. Zakażenie tego typu zwykle zaczyna się u szczytu płuc, gdyż ciśnienie cząstkowe tlenu jest tam największe.
Różnicę między zakażeniem pierotnym a wtórnym wykazano doświadczalnie w postaci zjawiska Kocha. Po wstrzyknięciu śwince morskiej zjadliwych prątków gruźlicy podskórnie powstała ranka szybko się goi, ale w miejscu wstrzyknięcia w ciągu 2 tyg powstaje guzek. Guzek ten ropieje, a ropień się nie goi. W sąsiednich węzłach chłonnych rozwijają się gruzełki i masywne serowacenie. Jeśli temu samemu zwierzęciu wstrzyknie się później prątki gruźlicy w inne miejsce ciała, to kolejność objawów jest całkowicie odmienna; w miejscu wstrzyknięcia szybko powstaje martwica skóry, ale owrzodzenie szybko się goi. Regionalne węzły chłonne albo nie zostają zakażone, albo zakażenie występuje z opóźnieniem.
Różnice między zakażeniem pierwotnym a wtórnym lub reaktywacją przypisuje się 1) odporności i 2) nadwrażliwości zapoczątkowanej pierwszym zakażeniem prątkami gruźlicy u gospodarza.
Odporność i nadwrażliwość.
Jeśli gospodarz przeżyje pierwsze zakażenie prątkami gruźlicy, to nabywa pewną odporność (p. zjawisko Kocha) i zwiększa się u niego zdolność do umiejscawiania prątków gruźlicy. Opóźnia się ich namnażanie, ogranicza rozprzestrzenianie i zmniejsza rozsiewanie przez naczynia włosowate. Można to w znacznym stopniu przypisać zdolności komórek jednojądrowych do ograniczania namnażania wchłoniętych bakterii i prawdopodobnie do niszczenia ich. Komórki jednojądrowe nabywają "odporność komórkową" podczas pierwszego zakażenia organizmu gospodarza.

Tworzą się przeciwciała przeciwko licznym składnikom komórkowym prątków gruźlicy. Obecność przeciwciał można wykazać za pomocą precypitacji, hemaglutynacji biernej i testu ELISA (immunoabsorbcja z udziałem enzymów). Żadna z tych reakcji serologicznych nie ma jednoznacznego związku ze stanem immunologicznym gospodarza, ale wysokie miano przeciwciał IgG przeciwko PPD wykrywane testem ELISA, występuje u chorych z czynną gruźlicą płuc. Podczas pierwotnego zakażenia organizm gospodarza nabywa także nadwrażliwość na prątki gruźlicy. Dowodem tego jest powstanie dodatniej reakcji na tuberkulinę. Wrażliwość na tuberkulinę mogą także wywołać całe prątki gruźlicy lub białko bakterii w połączeniu z rozpuszczalnym w chloroformie woskiem prątków, lecz nie sama tuberkulina. Nadwrażliwość i oporność wydają się wyraźnymi, odrębnymi aspektami tej samej reakcji z udziałem komórek.
Próba tuberkulinowa

A. Materiał. Stara tuberkulina (OT) jest stężonym przesączem bulionu, w którym przez 6 tyg hodowano prątki gruźlicy. Poza czynną tuberkuliną materiał ten zawiera różne inne składniki komórek prątków gruźlicy i podłoża. Oczyszczona pochodna (PPD) jest otrzymywana przez chemiczne frakcjonowanie starej tuberkuliny i stanowi najlepszy materiał do wykonywania testów skórnych. PPD jest standaryzowana w "jednostkach tuberkuliny" pod względem aktywności biologicznej. Jednostka tuberkuliny (TU) jest to aktywność PPD Seiberta serii 49608 w określonym buforze zawarta w określonej masie. Jest to tzw. PPD-S, stanowiąca standard tuberkuliny, wg którego określa się moc wszystkich produktów za pomocą próby biologicznej, tj. wielkości reakcji u człowieka. Tuberkulina pierwszej mocy ma 1 TU, pośredniej mocy- 5 TU, drugiej mocy- 250 TU. Biorównowartość PPD nie jest oparta na masie materiału, lecz na porównywalnej aktywności.
B. Dawka tuberkuliny. Duża ilość tuberkuliny wstrzyknięta nadwrażliwemu gospodarzowi może wywołać miejscową reakcję oraz zaczerwienienie, stan zapalny i martwicę w głównych miejscach zakażenia (reakcje ogniskowe). Z tego powodu do prób przesiewowych stosuje się tuberkulinę w dawce 5 TU, a u osób podejrzanych o nadwrażliwość w dawce 1 TU. Większe dawki (250 TU) podawane są tylko wtedy, gdy wynik próby z dawką 5 TU jest ujemny. Zwykle tuberkulinę podaje się w objętości 0, 1 ml podskórnie.
C. Reakcja na tuberkulinę. U osoby, która nie miała kontaktu z mykobakteriami, reakcja na PPD-S jest ujemna. U osób, które przebyły zakażenie pierwotne prątkami gruźlicy, w ciągu 24-48 h powstaje stwardnienie, obrzęk, zaczerwienienie, a w przypadku bardzo silnej reakcji nawet martwica centralna. Wynik odczytuje się po 48 lub 72 h. Wynik testu skórnego uważa się za dodatni, jeśli po wstrzyknięciu 5 TU powstaje stwardnienie o średnicy 10 mm lub większej. Dodatnie reakcje utrzymują się przez kilkanaście dni. Słabe reakcje zanikają szybciej.
Próba tuberkulinowa staje się dodatnia w ciągu 4-6 tyg po zakażeniu (lub wstrzyknięciu niezjadliwych bakterii). Wynik może być ujemny w obecności zakażenia przy "anergii" spowodowanej jednoczesnym zakażeniem gruźlicą i innymi chorobami, jak Odrą, choroba Hodgkina, sarkoidoza lub w przypadku immunosupresji. Dodatni wynik próby tuberkulinowej może się czasami zmienić w ujemny po leczeniu izoniazydem. Po szczepieniu BCG reakcja dodatnia utrzymuje się czasami tylko przez 3-7 lat. Tylko usunięcie żywych prątków gruźlicy z organizmu powoduje zmianę próby tuberkulinowej na ujemną. Jednak osoby, które przed laty wykazywały dodatnią reakcję na PPD i są zdrowe, mogą nie reagować dodatnio na tuberkulinę. Kiedy takie osoby zbada się ponownie 2 tyg później, wtedy wynik reakcji na PPD- "przypomnianej" przez niedawne wstrzyknięcie antygenu- będzie dodatni ze stwardnieniem o odpowiedniej średnicy. Zdolność reagowania na tuberkulinę osoby o wyniku dodatnim mogą przekazać osobom o wyniku ujemnym wyłącznie przez komórki- nigdy przez surowicę.
D. Interpretacja próby tuberkulinowej. Dodatni wynik próby wykazuje na przebyte zakażenie i utrzymywanie się żywych mykobakterii w niektórych tkankach. Nie oznacza czynnej choroby lub istniejącej odporności. Osoby z dodatnim wynikiem próby tuberkulinowej są zagrożone chorobą wskutek reaktywacji zakażenia pierwotnego, podczas gdy osoby z ujemnym wynikiem próby tuberkulinowej nie są zagrożone niebezpieczeństwem choroby, choć mogą zostać zakażone ze źródeł zewnętrznych.

Objawy kliniczne
Ponieważ prątki gruźlicy atakują wszystkie narządy, objawy kliniczne zakażenia są zmienne. Zmęczenie, osłabienie, utrata masy ciała i gorączka mogą być objawami zakażenia gruźliczego. Zaatakowanie płuc prowadzi do przewlekłego kaszlu i krwioplucia, co zwykle wiąże się z zaawansowanym procesem gruźliczym. Zaatakowanie opon mózgowych i układu moczowego może przebiegać bez innych objawów gruźlicy. Rozsianie przez krew prowadzi do gruźlicy prosówkowej ze zmianami w wielu narządach i dużą śmiertelnością.
Diagnostyczne testy laboratoryjne
Żaden z dostępnych obecnie testów tuberkulinowych lub serologicznych nie jest w stanie udowodnić istnienia czynnej choroby wywołanej przez prątki gruźlicy. Tylko wyizolowanie prątków stanowi taki dowód.
A. Materiały. Świeża plwocina, płyn po płukaniu żołądka, mocz, płyn opłucnowy, płyn mózgowo-rdzeniowy, płyn stawowy, bioptaty i inne materiały.
B. Preparaty barwione. Pobrane materiały barwi się metodą Ziehla-Neelsena lub inną odpowiednią metodą i ogląda w poszukiwaniu komórem kwasoodpornych. Obecność komórek kwasoodpornych jest wstępnym dowodem zakażenia mykobakteriami.
C. Posiewy. Mocz, płyn mózgowo-rdzeniowy i inne materiały nie zanieczyszczone bakteriami można posiewać bezpośrednio. Plwocinę poddaje sie najpierw działaniu środków bakteriobójczych dla innych bakterii, następnie odwirowuje, a osad posiewa na odpowiednie podłoża. Posiane podłoża inkubuje się przez 8 tyg. W przypadku wyizolowania bakterii należy zbadać ich wrażliwość na leki.

Leczenie
Odpoczynek fizyczny i psychiczny, dobre odżywianie, które stosowano w przeszłości, zostały wyparte przez swoistą chemioterapię. Obecnie najczęściej używanym lekiem przeciwgruźliczym jest izoniazyd, a także: etambutol, ryfampicyna i streptomycyna. Niestety prątki gruźlicy szybko nabywają oporność na każdy z tych leków. Leczenie jest najskuteczniejsze wtedy, gdy leki podaje się w skojarzeniach (np. izoniazyd+ryfampicyna, izoniazyd+etambutol), co opóźnia powstawanie form opornych. Czasami występują zakażenia pierwotne prątkami gruźlicy opornymi na jeden lub więcej leków. Dostępne chemioterapeutyki powodują supresję prątków i usunięcie większości mykobakterii. Wyleczenie kliniczne uzyskuje się zwykle po 6-12 miesiącach. Ważną rolę w leczeniu odgrywa sam organizm gospodarza. Chory mający prąki w plwocinie staje się niezakaźny w ciągu 2-3 tyg po rozpoczęciu skutecznego leczenia.
Szczególna oporność przewlekłej gruźlicy na leki wynika z wielu przyczyn: 1) większość prątków umiejscawia się wewnątrz komórek; 20 serowaty charakter zmian, choć sam nie przyja namnażaniu się mykobakterii, utrudnia działanie leków; 3) w przewlekłej chorobie prątki gruźlicy są metabolicznie nieczynne i dlatego niewrażliwe na działanie leków.

Epidemiologia
Najczęstszym żródłem zakażenia jest człowiek, który wydala duże liczby prątków, zwłaszcza z układu oddechowego. Bliski kontakt (np. w rodzinie) i masowe narażenie (np. personel medyczny) umożliwiają zakażenie kropelkowe. Mleko krów chorych na gruźlicę jest żródłem zakażenia gruźlicą budlęcą, jeśli nie zostały podjęte odpowiednie środki zapobiegawcze, a mleko nie jest pasteryzowane.
Wrażliwość na gruźlicę zależy od 2 czynników: niebezpieczeństwa zakażenia i niebezpieczeństwa rozwoju postaci klinicznej po zakażeniu. U osób o ujemnym wyniku próby tuberkulinowej niebezpieczeństwo zakażenia się prątkami gruźlicy zależy od kontaktu ze źródłem zjadliwych prątków- główniechorymi wydalającymi je w plwocinie. Niebezpieczeństwo jest proporcjonalne do częstości czynnego zakażenia w populacji, przeludnienia, złych warunków społeczno-gospodarczych i braku odpowiedniej opieki lekarskiej. Drugie niebezpieczeństwo- powstania klinicznej postaci choroby- ma komponentę genetyczną. Ma na to wpływ wiek (duże niebezpieczeństwo w niemowlęctwie i w wieku 16-21 lat), niedożywienie, stan immunologiczny, współistniejące choroby (np. pylica, cukrzyca) oraz indywidualne czynniki odporności u gospodarza. Zakażenia występują we wcześniejszym okresie życia częściej w populacjach miejskich niż wiejskich. Choroba rozwija się tylko u niewielkiego odsetka zakażonych osób.
Zapobieganie i zwalczanie
1. Najważniejsze jest wczesne wykrywanie zachorowań i źródeł zakażenia (próby tuberkulinowe, zdjęcia klatki piersiowej) i szybkie leczenie, aż chory stanie się niezakaźny.
2. Eliminowanie przypadków gruźlicy u bydła oraz pasteryzacja mleka.
3. Chemioterapia osób, u których wynik próby tuberkulinowej zmienił się z ujemnego na dodatni, w grupach wieku najbardziej skłonnych do powikłań i osób o dodatnim wyniku próby tuberkulinowej, które muszą otrzymywać leki immunosupresyjne.
4. Szczepienia różnymi żywymi i niezjadliwymi prątkami gruźlicy, zwłaszcza BCG (prątki Caimette'a-Guerina- atenuowane mykobakterie bydlęce) powodują powstanie pewnej odporności na zakażenia. Szczepienia są substytutem zakażenia pierwotnego zjadliwymi prątkami gruźlicy, jednak bez niebezpieczeństw związanych z nimi. Dostępne szczepionki mają liczne wady z technicznego i biologicznego punktu widzenia. Mimo to, w 1984r. w Londynie większości 12-latków o ujemnym wyniku próby tuberkulinowej podano BCG. W Szwecji szczepi się większość dzieci w wieku 1 roku. W USA zaleca się podawanie BCG tylko osobom o ujemnym wyniku próby tuberkulinowej narażonym na zakażenie (członkowie rodziny chorego na gruźlicę, personel medyczny). Dane statystyczne wskazują, że szczepienie BCG powoduje wzrost odporności przez ograniczony okres.
Indywidualna odporność gospodarza. Nieswoiste czynniki mogą zmniejszać odporność organizmu gospodarza i w ten sposób sprzyjać przejściu zakażenia bezobjawowego w postać czynną choroby. Do takich "aktywatorów" gruźlicy należą: niedożywienie, wycięcie żołądka, podawanie dużych dawek kortykosteroidów lub leków immunosupresyjnych. Chorym takim można "zapobiegawczo" podawać izoniazyd w każdym wieku.