Съдържание

  • 1. Въведение
  • 2 История
  • 3 Туберкулоза на рибите
  • 4 Човешка патогенност
  • 5 Патогенен механизъм
  • 6 M. marinum като инструмент за изучаване
  • 7 Диагностика
  • 8 Лечение
  • 9 Култивиране на странности
  • 10 Последни опасения
  • 11 Заключение
  • 12 Референции

Въведение

От Сали Моузли

Микобактериите са клас пръчковидни бактерии, които са скандално известни поради трудността, която представляват при откриването и изолирането на клетките в организмите им гостоприемници. Това се дължи на факта, че микобактериите (включително Myobacterium marinum), са киселинно устойчиви и не оцветяват по традиционни начини [5]; Те не могат да се разглеждат като грам-положителни или грам-отрицателни, въпреки че има съобщения за грам-положителни щамове [16]. За тези видове са необходими процедури като оцветяване по Ziiehl-Neelsen и биопсия за откриване, вместо да се използват традиционни средства за оцветяване и изследване. Организмът е трудно да се изолира чрез нормална процедура с тампон [12]. За ефективен анализ на специфични видове микобактерии, полимеразна верижна реакция (PCR) за протеина 65-kDa (протеинът със силно запазен генетичен код сред микобактериалните видове, особено забележим между M. marinum и M. tuberculosis) и анализ на PCR се използват продукти, използващи рестрикционен ензимен анализ [14]. Тези методи се оказват най-ефективни при изолирания тип сензорни клетки. Много продукти се анализират с помощта на технологията BACTEC, която открива микробен растеж от кръвни проби, което е полезно при микобактериални видове, обитаващи макрофаги [8] [14].

История

Mycobacterium marinum е първият вид патогенни рибни микобактерии, изолирани през 1926 г. от умиращи и мъртви соленоводни риби във аквариума на Филаделфия [5]. Години по-късно, през 1951 г., той заразява плувци в Австралия [8]. Култури от микобактерии са култивирани от пораженията на ръцете и краката на плувците. Това беше първият известен случай на разпространение на патогена върху хората. Веднага се осъзна, че бактериите не могат да се отглеждат при температури от 37 ̊C и по-високи [10]. Културите са израснали при 33 ̊C и по-късно е открито, че температурите между 25 и 35 ̊C са идеални за бактериите.

През 1998 г. имаше няколко сметки за увеличение на M. chelonae в Атлантическия океан, особено в популацията на сьомга [5]. Това е по-голяма причина за безпокойство през 50-те години, когато добавянето на рибно брашно към диетата е по-често и, още по-лошо, повече рибно брашно е непастьоризирано. До 1998 г. пастьоризацията става все по-често срещана и рибната болест не е толкова голям проблем. Също така изглежда, че има връзка между микобактериалните инфекции и Вибрион sp. инфекции, но може да е било съвпадение поради имуносупресивните симптоми на микобактериоза, което прави рибата по-податлива на други състояния като вибриоза. При тези риби смъртността е причинена от лезиите, започващи с микобактериоза, а не с вибриоза [9].

Рибна туберкулоза

Няколко вида микобактерии заразяват рибите с туберкулоза на рибите, включително M. fortuitum, M. flavescens, M. chelonae, M. gordonae, M. terrae, M. triviale, M. diernhoferi, M. celatum, M. kansasii, M. вътреклетъчно, и M. marinum. Поради широкия спектър от риби, за които е установено, че са заразени с различни Mycobacterium, се приема, че всички риби са податливи на туберкулоза на рибите [5].

Различни щамове на микобактериите се срещат по целия свят и някои щамове са доста повсеместни по целия свят [3] [5]. Тропическите аквариумни риби изглеждат най-податливи, въпреки че някои щамове растат по-лесно в рибите от други среди. Поради идеалния температурен диапазон (25-35 ̊C), микобактериозата не се среща толкова често при рибите в студени температурни зони [10]. Подобно на човешката туберкулоза, това е прогресивно състояние, което може да не проявява признаци до години след началото на инфекцията. При много риби не е очевидно, че са заразени до много по-късно от болестта [6]. Първият признак на инфекция се наблюдава при необичаен растеж на черния дроб и далака. По-късно в болестта типичните признаци могат да се видят отвън при необичайно износване на люспите и кожата на рибата, което може да включва лезии. Заразените видове често са изтощени и летаргични.

Човешка патогенност

M. fortuitum, M. chelonae и M. marinum, наред с други, е известно, че са зоотонични и следователно са обект на повечето проучвания както по здравословни, така и по икономически причини [4] [13]. Зоотоничните щамове са условно патогенни микобактерии или CPM. M. marinum се оказа най-разпространената причина за трансфер на болести [4]. Това е основната патогенна микобактерия и по-ранни проучвания само споменават M. fotuitum и M. chelonae както присъства при засегнатите хора, за разлика от причинителя [4]. Ефектите върху човешката популация обикновено водят до лезии на ръцете при боравене със заразена риба. Инфекцията има тенденция да остане в крайниците на човешкото тяло поради по-ниските температури, които те осигуряват, за разлика от вътрешните температури. За щастие, въпреки че бактерията се оказва фатална за рибите, тя обикновено води само до кожна инфекция за хората [5] (вж. Фигура 4).

туберкулоза

Рибният патоген М. fortuitum също е свързано с маси, открити при крави и овце, абсцеси при кучета, грануломи при котки и „въртяща се болест“ (неврологично разстройство) при мишки, но връзката между тези заболявания все още е неясна [5]. М. fortuitum е особено мощен, ако организмът гостоприемник вече има отворен би и е известно, че лесно заразява тези рани [8].

Известно е, че патогенните щамове на различни микобактерии, въпреки че са свързани с различни животни, заразяват редица животни [5]. При изучаването на патогенността на някои щамове, използваните контролни микобактерии също оказват влияние върху организма гостоприемник [13]. Обикновено новопатогенният щам на микобактериите не е толкова мощен, колкото щамът, за който преди беше известно, че засяга конкретния гостоприемник, но този опит описва обхвата, с който микобактериите могат да оцелеят [8]. Talaat и сътр. демонстрира, че екологична микобактерия, М. смегматис, (обикновено се среща в почвена среда и се открива като източник на инфекция при много рани на няколко вида животни) причинява по-масивни грануломати в златни рибки (Carassius auratus) от известния рибен патоген М. fortuitum.

Един фактор, довел до по-голяма част от човешката популация, е оцеляването на CPM извън гостоприемника (рибата) [1]. CPM може да се намери във водата, върху други организми, върху растителни вещества и в абиотични вещества (виж фигура 3). Местоположението или средата на микобактериите не играят толкова голяма роля за оцеляването на някой от видовете, колкото температурата. CPM растат в идеалния случай над 18-20 ̊C, но също така оцеляват под тези температури в продължение на месеци. Доказано е, че нападенията в околната среда причиняват много от случаите на прехвърляне на болести върху хората. Болестта може да се пренесе чрез докосване или поглъщане на който и да е заразен обект или организъм. Микобактериите дори са открити при клинично здрави риби при ниски концентрации, но не е ясно дали тази концентрация има способността да заразява хората или не [9].

Загрижеността за обхвата на веществата, които обитават микобактериите, е свързана с факта, че водата, използвана за пиене, и съоръженията са били замърсени в миналото с инфекциозни видове [3].

Патогенен механизъм

Интересна характеристика на M. marinum сред другите патогенни микобактерии е тяхното оцеляване в приемни макрофаги [2] [4]. Няколко теории са предложени от различни тестове. Що се отнася до това защо микобактериите оцеляват при нападение от имунната система на клетката гостоприемник. Една от теориите е, че фагозомите в макрофагите, съдържащи микобактериите, не успяват да свържат лизозомите, които биха унищожили клетката на микобактериите. Това може да се дължи на факта, че фагозомата с микобактериите е само леко подкиселена и лизозомата не разпознава микобактериите като заплаха [4]. Друга теория, получена от различни изследвания, предполага, че микобактериите са в състояние да пробият мембраната на фагозомата и да се освободят в цитоплазмата на макрофагите. Първата теория е по-широко приета, но все още има много дебати относно действителния механизъм на оцеляване.

Тази предишна теория е популяризирана от изследвания на везикулозната протонна ATP-аза или V-ATPase [2]. V-ATPase е ензим, разположен върху мембраните на везикулите в макрофагите, който позволява на везикулите, съдържащи чужди и неблагоприятни вещества, да бъдат подкислени и води везикула към лизозомата, която ще смила съдържанието на везикула. Някои проучвания показват, че везикулите, съдържащи микобактериите, нямат V-ATPase, вградена в мембраната им. Микобактериите могат да имат механизъм, който ги отблъсква от самия ензим и им позволява да се възползват от флуидната мембрана и структурно да променят мембраната на клетките-гостоприемници, за да изключат V-ATPase. Много проучвания показват, че везикулите, съдържащи микобактерии, имат ниска киселинност и изследванията на V-ATPase може да са ключът към тази характеристика, която предотвратява смъртта на патогена.

Теорията за избягването на микобактериите се подкрепя от откриването на подвижни бактерии в по-нови изследвания. M. marinum са подвижни, когато се намират във везикули от макрофаги [4]. Движението се основава на актин и се задвижва от актинови опашки, които проследяват микобактериите, докато се придвижват (виж фигура 5) [11]. Подобно на движението на мускулите, актиновите опашки са ефективни чрез полимеризиране на единия и катаболизиране на другия край. Това движение позволява на бактериите да се освободят от везикула и да избягат в клетъчната цитоплазма. Движението не се случва, ако микобактериите се намират извън клетката гостоприемник, но може да осигури средство за микобактериите да пътуват директно от една клетка в друга. Това би било процедура, направена в случаите, когато клетките гостоприемници са плътно опаковани заедно и микобактериите имат лесен достъп до следващата съседна клетка.

M. marinum като инструмент за изучаване

M. marinum е полезен инструмент в изследванията на туберкулозата поради тясната му връзка с М. tuberculosis, патогена, причиняващ туберкулоза, и относително краткото му време на генериране [2]. Времето на генериране на М. туберкулоза е около двадесет часа и времето за генериране на M. marinum е около четири часа. По-краткото време за генериране позволява по-нататъшните изследвания да работят по-бързо и да бъдат по-продуктивни. M. marinum също така, въпреки че е тясно свързана с М. туберкулоза, няма сила на М. туберкулоза при хората. Патогенът има тенденция да остане в крайниците на тялото и не са регистрирани случаи на срив в органите на засегнатите хора, дори в случаи на имунокомпрометирани симптоми. Това улеснява боравенето с бактериите [9].

Скоростта на растеж на микобактериите зависи от вида. Въпреки че M. marinum има време за генериране от четири часа, това не е вярно за всички видове микобактерии. Видовете микобактерии могат да се определят от степента им на изолиране. Бързо растящите микобактерии отнемат няколко дни, за да се изолират, а бавно растящите микобактерии отнемат седмици или месеци, за да се изолират [2].

Диагноза

Диагнозата на рибна туберкулоза, заразяваща хората, е трудна, тъй като патогените (особено M. marinum) са в състояние да имитират по-често срещани заболявания като подагра, ревматоиден артрит и хронични пиогенни инфекции [3]. Инфекции от M. marinum са клинично и хистологично неразличими от туберкулоза. Комбинираната мимикрия с рядкостта на гранулома на аквариума и басейна често води до неправилна диагноза, когато пациентът всъщност е заразен с микобактерии. Отличителните качества на микобактериозата са моделите на лезиите (оставайки близо до по-хладната повърхност на човешката плът, за разлика от по-дълбокото навлизане в тялото, където е по-топло и по-малко идеално за пребиваване на бактериите). Диагнозата често се помага, като се отбележи предишно поведение, като контакт с определени води или почви с възможност за замърсяване с микобактериални видове.

Лечение

При дълбоки лезии често е необходима операция [6]. Това обаче е нежелано действие, тъй като инфекцията е лесно да се разпространи в различни части на тялото [3]. Много рядко микобактериите представляват сериозна заплаха за хората, освен ако човекът вече не е имунокомпрометиран от заболявания като вируса на човешката имунна недостатъчност (ХИВ) [9]. В тези случаи микобактериозата може да се окаже фатална и хората с нарушена имунна система се съветват да не плуват в определени води, които имат по-голяма вероятност да бъдат замърсени и да пият вода, която не е преминала през определени филтри, които предотвратяват такава инфекция. Пациентите с ХИВ или СПИН (синдром на придобита имунна недостатъчност) и микобактериоза могат да преминат през трансплантационни процедури на далака, черния дроб и бъбреците, но микобактериите все още се задържат от външната страна на органите и трансплантациите не успяват да унищожат напълно патогена.

BCG (M. bovis bacilli Calmette-Guerin) ваксинацията е ваксина, използвана за предотвратяване на туберкулоза. Доказано е, че може да се използва и срещу инфекция от M. marinum [2] [6]. Това се счита за добро използване на превенцията, но също така подкопава специфичността на ваксината. Ваксината може да предотврати други форми на микобактериоза в различна степен. Ваксината не е тествана срещу M. marinum или други рибни микробактерии върху хора. BCG е превантивна и не трябва да се дава на пациенти, които вече са претърпели форма на микобактериоза.

Култивиране на странности

Естествените микобактерии имат объркващото свойство да бъдат по-фатални от култивираните лабораторни микобактерии. Въпреки че щамовете на микобактериите могат да бъдат култивирани с помощта на агар на MacConkey и плочи с кръвен агар, заразяването на видове риби с култивираните бактерии заразява по-малко риби при по-нисък процент с по-малък или никакъв шанс за смъртност [5]. Няма обяснение защо това може да е така. Съществуват и някои спорове относно това дали микобактериите, отглеждани в биота на околната среда и абиотичните вещества, са толкова мощни, колкото микобактериите, отглеждани в рибите. Това е по-труден аспект за проучване, тъй като е трудно да се определи дали микобактериите са пътували от риба към външната среда или обратното.

Последни опасения

От първото огнище през 1997 г. в района на залива Чесапийк (включително притоците, водещи към залива) близо до Мериленд и Вирджиния има съответен брой риби (по-специално ивичестият бас или Morone saxatilis), документирани с микобактериоза и следователно доста висока брой хора, засегнати от трите патогенни щама на рибената туберкулоза [5]. Заливът служи като популярно място за риболов. Въвеждат се нови предупреждения за рибарите да носят ръкавици и допълнително покривало върху телата си при риболов, нова характеристика на известните места, замърсени с микобактериоза.

Микобактериозата е нарастващ нарастващ проблем сред рибите, но не е сигурно какви са последиците за околната среда [5] [6]. Опасява се, че популациите риби измират. Все още има противоречия по въпроса. Друг страх е нарастващата патогенност на микобактериозата и нейната потенциална способност да повлияе на повече видове, като в този случай водната среда може да бъде компрометирана от голяма липса на потребители [6].

Заключение

Микобактериалните изследвания са от значение за човешкото здраве поради вариациите на CPM на рибената туберкулоза и връзката между туберкулозата на рибите и човешката туберкулоза. Микобактериалните видове осигуряват начин за изследване на туберкулоза, който е по-лесен за изследователите и по-практичен за участващите изследвания. Това може да помогне за разработването на по-успешна ваксина срещу туберкулоза и може да помогне да се разберат по-добре инвалидизиращите свойства на болестта, за да се предотврати появата им при човешката туберкулоза.

Въпреки че CPM са рядкост, важно е също така знанията за неговите ефекти да се разпространяват. Преди петдесет години микобактериозата беше слабо разбрана и лечението въз основа на симптомите беше неуспешно. С разпространението на микобактериозата в по-търговска среда, осъзнаването на опасностите от водата е важен фактор за предотвратяване на дискомфорта, който е резултат от микобактериоза. Пациентите често са инвалидизирани от лезиите в продължение на седмици. Икономиките и човешкото здраве могат да разчитат на по-нататъшното разбиране за разпространението и инфекцията от микобактериални видове.