Открытие туберкулезной палочки

Mycobacterium tuberculosis

M. tuberculosis 15549x, СЭМ
Научная классификация
Домен: Бактерии
Класс: Актинобактерии
Порядок: Актиномицеты
Подпорядок : Corynebacterineae
Семейство: Mycobacteriaceae
Вид: Mycobacterium tuberculosis
Международное научное название

Mycobacterium tuberculosis (Zopf 1883) Lehmann and Neumann 1896

Mycobactérium tuberculósis (лат.) , па́лочка Ко́ха (МБТ, BK) — вид микобактерий, типовой вид семейства Mycobacteriaceae, выделен 24 марта 1882 года Робертом Кохом (24 марта объявлено ВОЗ Всемирным днём борьбы с туберкулёзом).

Входит в группу близкородственных видов MTBC (англ. Mycobacterium tuberculosis complex ), (M. tuberculosis, M. bovis, M. africanum, M. microti, M. pinnipedii и M. caprae), способных вызывать туберкулёз у человека и некоторых животных. Является наиболее изученным видом из этой группы.

Бактерии, входящие в MTBC, имеют высокую степень родства (порядка 99,9 %) и идентичны по последовательностям 16S рРНК.

Содержание

Морфология возбудителя туберкулёза [ править | править код ]

МБТ относятся к прокариотам (в их цитоплазме нет высокоорганизованных органелл — аппарата Гольджи, лизосом). Отсутствуют также характерные для части прокариотов и некоторых других видов микобактерий плазмиды, обеспечивающие для микроорганизмов динамику генома. В сущности, элементы динамики генома обеспечивается способностью МБТ к мутации, а точнее к перемещению транспозонной последовательности IS6110, что обеспечивает наличие в популяции особей с генами, «выключенными» из работы, что обеспечивает, например, устойчивость особей к тем или иным антибиотикам.

Форма — слегка изогнутая или прямая палочка 1—10 мкм диаметром 0,2—0,6 мкм. Клетки с характерным свойством кислото- и спиртоустойчивой (на одной из стадий роста) окраски, являются аэрофилами и мезофилами (диапазон температур 37—42 °C), однако в процессе жизнедеятельности в неблагоприятных условиях метаболизм может измениться, а клетки трансформироваться в микроаэрофилы и даже становиться анаэробами. По потреблению кислорода и развитости оксидазных систем микобактерии схожи с истинными грибами. В качестве связующего звена между НАДН-дегидрогеназой и цитохромом b в переносящей системе рода Mycobacterium служит Витамин K9. Эта система цитохромов напоминает митохондриальную эукариотов. Она чувствительна к динитрофенолу, так же как и у высших организмов. Описанный тип дыхания — не единственный источник образования АТФ. Кроме O2-терминальной, микобактерии могут использовать дыхательные цепи, переносящие электроны и оканчивающиеся нитратами (NO3 − ). Резервом дыхательной системы микобактерий является ещё и глиоксилатный цикл. Бескислородное (эндогенное) дыхание, проявляющееся в атмосфере с концентрацией кислорода менее 1 %, стимулирует азидные соединения, которые уменьшают окисление пирувата или трегалозы.

Тинкториально — слабо грамположительные. Для дифференцировки окрашивают по Цилю — Нельсену или используют окраску флюорохромами.

Микобактерии неподвижны, не образуют спор и капсул. Конидии также отсутствуют. Растут на плотных питательных средах медленно: при оптимальной температуре видимые колонии появляются через 34—55 сут (присутствие в среде L-аспарагина или глутамината натрия ускоряет рост на плотных средах в 1,5 раза). Колонии чаще характерного цвета «слоновой кости», но бывают слабо пигментированные розовые или оранжевые, особенно при росте на свету.

Пигмент не диффундирует. Поверхность колоний обычно шероховатая (R-тип). В микроколониях М. tuberculosis (то есть на ранних сроках) и в жидких питательных средах образуются структуры, напоминающие «косы» или «жгуты» — признак, который связывают с корд-фактором.

Нередко микобактерии растут в виде слизистых или морщинистых колоний. На жидких средах микобактерии могут расти на поверхности. Нежная сухая плёнка со временем утолщается, становится бугристо-морщинистой и обретает желтоватый оттенок. Бульон остаётся прозрачным, и добиться диффузного роста удаётся в присутствии детергентов (ПАВ). При окраске карболовым фуксином и метиленовым синим микобактерии туберкулёза выявляются в виде тонких, слегка изогнутых палочек малиново-красного цвета, содержащих различное количество гранул. Иногда можно обнаружить изогнутые или извитые варианты. Микроорганизмы, располагающиеся поодиночке, парами или в виде групп, хорошо выделяются на голубом фоне других компонентов препарата. Нередко бактериальные клетки могут располагаться в виде римской цифры «V». В препарате можно выявить также изменённые кокковидные кислотоустойчивые формы возбудителя, округлые сферические или мицелиеподобные структуры. В этом случае положительный ответ должен быть подтверждён дополнительными (культуральными) методами исследования [2] .

В бактериальной клетке дифференцируется:

  • клеточная стенка — состоящая из 3—4 связанных слоёв толщиной до 200—250 нм, содержит специфичные воска (микозиды) полисахариды, защищает микобактерию от воздействия внешней среды, обладает антигенными свойствами и проявляет серологическую активность; ограничивает микобактерию снаружи, обеспечивает стабильность размеров и формы клетки, механическую, осмотическую и химическую защиту, включает факторы вирулентности — липополисахариды, с фосфатидной фракцией которых связывают вирулентность микобактерий;
  • бактериальная цитоплазма; может содержать гранулы;
  • цитоплазматическая мембрана — включает липопротеиновые комплексы, ферментные системы, формирует внутрицитоплазматическую мембранную систему (мезосому);
  • ядерная субстанция — состоит из одной кольцевой ДНК.

Белки (туберкулопротеины) являются главными носителями антигенных свойств МБТ и проявляют специфичность в реакциях повышенной чувствительности замедленного типа. К этим белкам относится туберкулин. С полисахаридами связано обнаружение антител в сыворотке крови больных туберкулёзом. Липидные фракции способствуют устойчивости микобактерий к кислотам и щелочам.

Метаболизм и развитие МБТ в разных условиях [ править | править код ]

МБТ не выделяют эндо- и экзотоксинов, поэтому при инфицировании ими ярких клинических симптомов, как правило, не возникает. По мере размножения МБТ и формирования повышенной чувствительности тканей к туберкулопротеинам возникают первые признаки инфицирования (положительная реакция на туберкулин).

МБТ размножаются простым делением на две клетки. Цикл деления — 14—18 часов. Иногда размножение происходит почкованием, редко ветвлением.

МБТ весьма устойчивы к воздействию факторов внешней среды. Вне организма сохраняют жизнеспособность много дней, в воде — до 5 месяцев. Но прямой солнечный свет убивает МБТ в течение полутора часов, а ультрафиолетовые лучи — за 2—3 минуты. Кипящая вода вызывает гибель МБТ во влажной мокроте через 5 минут, в высушенной — через 25 минут. Дезинфектанты, содержащие хлор, убивают МБТ в течение 5 часов.

МБТ, поглощённые макрофагами в процессе фагоцитоза, сохраняют свою жизнеспособность длительное время и могут вызывать заболевание после нескольких лет бессимптомного существования.

МБТ могут образовывать L-формы, имеющие сниженный уровень метаболизма и ослабленную вирулентность. L-формы могут длительное время персистировать (сохраняться) в организме и индуцировать (вызывать) противотуберкулёзный иммунитет.

МБТ могут существовать в виде очень мелких фильтрующихся форм, которые выделяются у больных, длительно принимавших противотуберкулёзные препараты.

Генетика и эволюция Mycobacterium tuberculosis [ править | править код ]

Разнообразие свойств данного микроорганизма определяется её хромосомой. Геном M. tuberculosis complex очень консервативен. Его представители обладают гомологией ДНК в пределах 85—100 %, тогда как ДНК других представителей данного рода гомологичны M. tuberculosis лишь на 5—29 % [3] . Геном M. tuberculosis меньше, чем у других микобактерий. У классического возбудителя туберкулёза человека, M. tuberculosis, больше генов, чем у M. africanum и M. bovis, которые утратили часть генетического материала в ходе эволюции.

В 1998 г. была опубликована нуклеотидная последовательность хромосомы штамма H37Rv M. tuberculosis, являющегося музейным «классическим» штаммом. Хромосома представляет собой тороидальную структуру — свыше 4000 генов, кодирующих белки, плюс 60, кодирующих функциональные компоненты РНК: уникальный рибосомальный РНК-оперон, 10Sа РНК, участвующий в деградации белков с нетипичной матричной РНК, 45 транспортных РНК (тРНК), около 100 липопротеинов.

Особенность генома M. tuberculosis complex — большое число повторяющихся последовательностей ДНК. Так, в хромосоме M. tuberculosis Н37Rv насчитывают до 56 копий IS-элементов, которые обеспечивают ДНК-полиморфизм микобактерий туберкулёза (эту особенность используют в ПЦР-диагностике). Большинство из них, за исключением элемента IS6110, неизменны. В составе хромосомы различных штаммов микобактерий туберкулёза, как правило, присутствует от 5 до 20 копий IS6110, однако встречаются штаммы, не имеющие данного элемента. Различия в количестве копий и локализации на хромосоме этих генетических элементов используют для дифференциации штаммов микобактерий туберкулёза в молекулярной эпидемиологии. Наиболее совершённые схемы генотипирования микобактерий основаны на выявлении геномного полиморфизма, обусловленного элементом IS6110. Характерно, что дивергенция вида M. tuberculosis происходит, как правило, за счёт рекомбинаций между копиями элемента IS6110, которые фланкируют различные гены.

Фактически с самого начала применения антибиотикотерапии возник феномен лекарственной устойчивости. Феномен потому, что микобактерия не имеет плазмид, а популяционная устойчивость микроорганизмов к антибактериальным препаратам традиционно описывалась в микробной клетке наличием R-плазмид (от англ. resistance — устойчивость). Однако, несмотря на этот факт, отмечалось появление или исчезновение лекарственной устойчивости у одного штамма МБТ. В итоге выяснилось, что за активацию или дезактивацию генов, отвечающих за резистентность, ответственны IS-последовательности.

В употребление вошёл термин «мутации МБТ». Он означает выявленную генетическими методами (ДНК-зонды и ПЦР-РВ) устойчивость к антибактериальным препаратам, однако следует понимать, что здесь мы имеем дело с «псевдомутациями», обусловленными временным внедрением IS-последовательности в определённый участок гена.

Особое место занимает генетическое семейство Beijing (Пекин), впервые выявленное в гистологических препаратах лёгочной ткани в 1956—1990 гг. от больных предместья китайской столицы. В этой группе частота множественной лекарственной устойчивости значительно выше, чем среди представителей других семейств. На сегодняшний день штаммы этого семейства обнаружены в государствах Азии, Южной Африки, странах Карибского бассейна, США. Распространение данного генотипа на различных территориях определяется этническими характеристиками коренного населения и мигрантов. Недавно получены данные о распространении штаммов генотипа S1/Beijing на северо-западе европейской части России (Санкт-Петербург), некоторых регионах Сибири, а также на территории Дальневосточного федерального округа.

Молекулярный патогенез: взаимодействие микобактерий с клеткой [ править | править код ]

Микобактерии туберкулёза относят к внутриклеточной инфекции, с чем связывают их высокую способность к персистенции. Первично инфицируют макрофаги хозяина, развивая особые стратегии выживания и размножения в этих высокоспециализированных клетках. Используя способность макрофагов образовывать специализированные органеллы — фагосомы, микобактерии приспособили эти органеллы для своей жизнедеятельности, при этом получая несомненные преимущества, необходимые для избегания действия защитных «хозяйских» механизмов, таких как антитела и система комплемента.

Читайте также:  Должен ли быть осадок в моче

При помощи маннозного рецептора, а также рецепторов системы комплемента (CR1, CR3 и CR4) микобактерии связываются с мембраной макрофага и фагоцитируются внутрь клетки. Внутри фагосомы микобактерии производят её ремоделинг таким образом, что нарушают процесс её созревания и дальнейшее слияние с лизосомой для образования фаголизосомы.

Микобактериальная фагосома [ править | править код ]

В отличие от нормальной фагосомы, микобактериальная имеет значительные различия в составе мембран и их внутреннего содержимого. Микобактерии задерживают созревание фагосомы на ранней стадии, не позволяя ей в дальнейшем слиться с лизосомой для образования фаголизосомы, в которой происходит лизис клеток микроорганизмов. Поэтому эта фагосома имеет маркеры раннего этапа созревания (англ. early endosome ), такие как rab5, coronin-1, кроме того, существует активное взаимодействие между ранними эндосомами и микобактериальной фагосомой, что обеспечивает микобактерии питательными веществами.

Жизнестойкость [ править | править код ]

МБТ очень устойчива в окружающей среде. Так, при температуре 23 °C во влажном и тёмном месте она сохраняется до 7 лет. В тёмном и сухом месте (при высыхании мокроты больного или в пыли) МБТ сохраняется до 10—12 месяцев, в уличной пыли (то есть в сухом и светлом месте) палочка Коха сохраняется до 2 месяцев, на страницах книг — до 3 месяцев, в воде — до 5 месяцев. В почве МБТ сохраняется до 6 месяцев, в сыром молоке — до 2 недель, в масле и сыре — до года.

На сегодняшний день считают, что микобактерии туберкулёза, находящиеся в мокроте, остаются жизнеспособными при открытом кипячении последней в пределах 5 мин. Микобактерии чувствительны к средствам, содержащим хлор (хлорная известь, хлорамин и др.) и третичные амины, а также к перекиси водорода.

Культивация [ править | править код ]

В качестве стандартной среды для культивирования микобактерий туберкулёза ВОЗ рекомендована плотная яичная среда Левенштейна — Йенсена. В России и некоторых других странах широкое распространение получила рекомендованная в качестве второй стандартной яичная среда Финна-II с несколько более высоким процентом выделения микобактерий [4] [5] . Для повышения вероятности роста микобактерий в настоящее время рекомендуется засеивание патологического материала на 2—3 среды одновременно.

  • 2612
  • 2,3
Автор
Редактор

Пожалуй, ни одно инфекционное заболевание не обладало столь романтическим ореолом, как туберкулез. Эта болезнь внесла пронзительную нотку фатальности в творчество поэта Джона Китса и сестер Бронте, Мольера и Чехова. Но в реальной жизни чахотка оказывалась совсем не романтичной, а наоборот — грязной и мучительной. Вместе с томной бледностью приходили слабость, изнурительный кашель, легочное кровотечение и смерть. Этой кошмарной для тысяч людей реальности дали имя «белой чумы», ведь она уносила не меньше жизней, чем чума «черная», бубонная, просто убивала медленно. Не удивительно, что человек, «познакомивший» мир с возбудителем туберкулеза и давший надежду на победу над ним, был награжден Нобелевской премией. Формулировка Нобелевского комитета: «за исследования и открытия, касающиеся лечения туберкулеза». А звали этого человека Роберт Кох.

Рисунок 1. Рудольф Вирхоф (1821–1902). Немецкий врач, гистолог, патолог и ешё много-чего-лог, а также политический деятель со склонностью к реформаторству. Дополнил клеточную теорию Шванна и Шлейдена и нанес удар по популярной тогда гипотезе самозарождения организмов великим тезисом «Omnis cellula e cellula» («Клетка происходит только от клетки»). Установил строение множества тканей и органов, описал патогенез нескольких заболеваний. Заодно вывел немецкую санитарию на совсем иной уровень, руководствуясь мыслью, что врачи — «естественные адвокаты бедных», а потому должны принимать активное участие в решении социального вопроса.

Говоря о туберкулезе, мы вспоминаем не только классиков викторианской эпохи, но и палочки Коха, и туберкулин (антиген в реакции Манту), тоже коховский, и постулаты Коха, а вместе с ними и имя выдающегося ученого, человека, для которого туберкулез стал триумфом и трагедией, — Роберта Коха.

Кох родился 11 декабря 1843 года в местечке Клаусталь-Целлерфельд в Нижней Саксонии в семье горного инженера. Роберт оказался очень одаренным ребенком — уже в пять лет он поразил своих родителей тем, что научился самостоятельно читать, рассматривая газеты. В этом же возрасте его отдали в начальную школу, а через три года он уже поступил в гимназию. Кох учился с удовольствием и выказывал явный интерес к биологии. Что, очевидно, и определило его дальнейший выбор: в 1862 году он поступил в Гёттингенский университет, где увлекся медициной. Именно здесь, в Гёттингене, в то время преподавал знаменитый анатом Якоб Генле, труды которого были первыми ласточками в области микробиологии. Возможно, именно его лекции пробудили у юного Коха интерес к исследованиям микробов как возбудителей различных заболеваний.

В 1866 году Роберт Кох получает степень доктора медицины и в течение полугода работает в знаменитой берлинской клинике Шарите — под руководством великого Рудольфа Вирхова. Кстати, именно Вирхов будет регулярно подвергать критике микробную теорию Коха, противиться распространению его открытий и даже мешать карьере. Поначалу Вирхов вообще прямо говорил ученику, чтобы тот не тратил попусту времени на ерунду и занимался лечением людей.

Но уже в следующем году Кох женится на Эмме Фрац и получает место в больнице в Гамбурге. Еще два года молодая семья переезжает из города в город, пока наконец не оседает в Раквице, где Кох устраивается в местную лечебницу для душевнобольных. Но, кажется, размеренная жизнь совсем не для него. Несмотря на сильную близорукость, Кох сдает экзамен на военного врача и отбывает в полевые госпитали начавшейся в 1870 году Франко-прусской войны, где сталкивается не столько с хирургической практикой, сколько с молниеносно распространяющимися в окопах холерой и брюшным тифом.

Через год Роберт демобилизуется, а в 1872 г. получает должность уездного санитарного врача в Вольштейне. Именно в этот период он получает от жены подарок на 28-летие — новый микроскоп. И скоро медицинская практика отходит на второй план: Кох все дни напролет пропадает за окуляром подарка. И вспышка сибирской язвы среди местного крупного и мелкого рогатого скота оказывается очень кстати.

Основываясь на опыте Пастера, который уже пытался найти возбудителя этого заболевания, Кох проводит многочисленные опыты над мышами. При помощи «прививок» крови, взятой из селезенки здоровых и умерших от сибирской язвы животных, он пытается заразить подопытных грызунов. Результаты экспериментов позволяют ему подтвердить предположение, что сибирская язва может передаваться через кровь.

Рисунок 2. Бактерии сибирской язвы — Bacillus anthracis. а — Отдельные клетки под сканирующим электронным микроскопом (окрашены). б — Строение клетки. в — Препарат, окрашенный по Граму. Фото (а) из Science Photo Library, рисунок (б) из en.wikipedia.org, адаптирован.

Правда, это Коха не удовлетворило. Он хотел также проверить, может ли сибирская язва передаваться без непосредственного контакта с заболевшим скотом. Роберт получает чистые культуры бактерий и тщательно их изучает, подробно зарисовывая и описывая процесс размножения Bacillus anthracis, попутно отмечая их уникальную способность пережидать неблагоприятные условия.

От открытия к применению: Bacillus anthracis и биотерроризм

Начнем с того, что общемировое название сибирской язвы — антракс (от греч. anthrakos — уголь: струп от сибиреязвенных карбункулов угольно-черный). Но существуют и специфические региональные наименования. У нас заболевание назвали так потому, что его вспышки фиксировались преимущественно в Сибири.

Bacillus anthracis — первая бактерия с доказанной болезнетворностью. Однако до Коха каким только не представляли возбудителя антракса. Знаменитый Карл Линней, например, в 1758 обвинил во всём дьявольскую бестию (Furia infernalis) — нитевидного червя с шипами на теле (младшего братишку Чупакабры так и не нашли). В середине XIX в. как минимум трое видели странные палочки в крови больных, но показать причинную связь с болезнью не смогли. Русский врач С.С. Андреевский путем самозаражения доказал возможность передачи сибирской язвы от животных людям, причем выжил и даже занял пост астраханского губернатора. Кох же не только выделил чистые культуры, фиксировал и окрасил для микроскопии эти грамположительные бациллы, но и точно описал их жизненный цикл. А это уже базис для разработки профилактических мер, а далее — вакцинации (здесь преуспел Пастер) и лечения.

Рисунок 3. Применение бактерий антракса с террористическими целями. а — Распыление аэрозоля, содержащего эндоспоры и клеточный дебрис B. anthracis, с крыши 8-этажного здания (штаб-квартира Аум Сенрикё) в Камейдо (Токио) в июне 1993 г. б — Брюс Айвинс — подозреваемый в рассылке писем со спорами B. anthracis в США осенью 2001 г. — и конверт письма, адресованного конгрессмену Тому Дашлу. Фото (кроме портрета) — с сайта www.ncemi.org.

Напрямую (как грипп или дифтерия) антракс между людьми или животными не передается, а вот ее инфекционные агенты — эндоспоры сибиреязвенной бациллы — могут сохраняться в почве (особенно в скотомогильниках) десятилетиями, даже векáми, «прорастая» при попадании в организм. Споры эти чрезвычайно устойчивы к физическим и химическим факторам, их относительно легко наработать (чтобы человек заболел, нужны тысячи спор); лёгочная форма заболевания часто смертельна даже при проведении антимикробной терапии. Потому-то и облюбовали этих бактерий и военные, и террористы. Все, наверное, помнят зариновую атаку 1995 года в токийском метро, организованную сектантами Аум Сенрикё (ныне — Алеф). А вот о распылении ими же суспензии спор и клеток B. anthracis в г. Камейдо близ Токио двумя годами ранее мало кто слышал (рис. 3а). Теракт провалился: ни один человек не заразился, потому что уровень теоретической подготовки и, видимо, недоступность иного биоматериала побудили сектантов распылить ветеринарный вакцинный штамм (Sterne 34F2), лишенный полноценной патогенности из-за неспособности формировать капсулу [1]. Ну хоть вонь, говорят, удалась.

А вот вторая, широко известная, биотеррористическая атака с применением этой палочки в 2001 году отправила на тот свет пять человек, ещё 17 заболели, но выжили. Конечно же, речь идет об американских «письмецах в конверте» (рис. 3б), содержащих вполне пригодные для заражения эндоспоры (штамм Ames). Конверты получили два сенатора-демократа и пять крупных новостных агентств. С самого начала расследования теракта экспертную помощь оказывал Брюс Айвинс — микробиолог, разработчик вакцин от сибирской язвы, старший исследователь Медицинского исследовательского института инфекционных болезней Армии США (USAMRIID, Форт Детрик), где ранее занимались разработкой биологического оружия, а сейчас — биозащитой (будем придерживаться официальной версии). Однако в 2008 г. уважаемый ученый узнал о подготовке фэбээровцами обвинения, в котором он будет единственным обвиняемым в атаке 2001 года. Имевший немалые проблемы с психикой (и при этом без проверки получивший работу в «оборонке»), Айвенс принял смертельную дозу препарата Tylenol PM (обычный парацетамол с димедролом). Большинство коллег и даже родственники жертв атаки отрицают итоги расследования (не мог незаметно подготовить биоматериал, был ярым католиком, выбор адресатов странный и т.п.), и только ФБР, наверное, верит, что к преступлению причастен всего один человек.

Читайте также:  Как ведет себя шейка матки перед месячными

К 2015 году 173 государства ратифицировали конвенцию об отказе от разработки и накопления биологического оружия. Однако контролировать исполнение договора сложно, а в загашниках фортов и бывших «почтовых ящиков» элитные штаммы B. anthracis и иных инфекционных агентов тихо дремлют в ожидании «мирного использования», разрешенного конвенцией. Между тем, какие-то виды почтовых отправлений в США теперь стерилизуют, а изобретательные студенты рекомендуют подозрительные письма перед вскрытием гладить утюгом. Ну а если вскрыли, а там оно. Врачи пропишут какой-нибудь из антибиотиков: пенициллин, доксициклин или ципрофлоксацин. В 2012 году FDA одобрила лечение и (в особых случаях) экстренную профилактику легочной формы моноклональными антителами (Raxibacumab), нейтрализующими сибиреязвенный летальный токсин.

Редакция.

Результатом этой кропотливой работы стал труд, который при содействии профессора ботаники университета Бреслау Фердинанда Кона, был-таки опубликован в 1876 году в передовом ботаническом журнале Beitrage zur Biologie der Pflazen, детище Кона (который, кстати, относил бактерий к растениям). Несмотря на протесты Вирхова, считавшего, что болезни имеют внутреннюю природу, а их причина — «патология клеток», Кох приобретает определенную популярность, но не расстается со своей крошечной лабораторией в Вольштейне. Еще четыре года он совершенствует методы окрашивания и фиксации микроскопических препаратов, а также изучает различные формы бактериального инфицирования ран. В 1878 году он публикует свои работы по микробиологии.

Известность приносит свои плоды: в 1880 году Роберта Коха назначают советником в Имперском бюро здравоохранения в Берлине. Именно здесь у ученого появляется возможность собрать лучшую в его жизни лабораторию. Исследовательская работа сразу пошла в гору. Кох изобретает новый микробиологический метод — выращивание чистых культур бактерий на твердых средах. Например, на картофеле. А также новые методы окрашивания, позволяющие легко разглядеть и идентифицировать бактерий при помощи микроскопа. Уже через год он публикует работу «Методы изучения патогенных организмов» и вступает в полемику с коллегой по микробиологическому «цеху» Луи Пастером по поводу исследований сибирской язвы. Ученые разворачивают настоящую войну на страницах научных изданий и в публичных выступлениях.

И именно в этой лаборатории, укомплектованной отличными кадрами, оснащенной мощными микроскопами, лучшими материалами и лабораторными животными, Кох приступает к исследованию главного «убийцы» того времени — туберкулеза. Выбор темы, однако, многим его коллегам показался странным: большинство экспертов считало чахотку наследственным заболеванием. Ведь статистика показывала, что эта болезнь чаще всего распространяется внутри семей.

Тем не менее доктор Кох счел туберкулез обычной «природной» инфекцией. Работая в одиночку, тайком от коллег, он заперся в лаборатории почти на полгода — до тех пор, пока не смог выделить и вырастить культуру туберкулезной палочки Mycobacterium (рис. 4).

Рисунок 4. Микобактерии туберкулеза (Mycobacterium tuberculosis). а — Колонии на агаризованной среде. б — Клетки под сканирующим электронным микроскопом. Не образующие спор и капсул актиномицеты с большим числом инсерционных последовательностей в геноме, в том числе ответственных за устойчивость бактерии к антибиотикам. Паразитируют внутри фагосом макрофагов, потому трудно досягаемы для лекарств. Фото с сайта textbookofbacteriology.net.

Рисунок 5. Холерный вибрион (Vibrio cholerae) под электронным микроскопом. Оранжевым окрашены нуклеоид и жгутик. За 30 лет до Коха бактерия была описана Филиппо Пачини как Filippo Pacini bacillum, но то было время болезнетворных «миазмов», и открытие проигнорировали. Эта подвижная одножгутиковая слегка изогнутая палочка (вибрион) обитает в воде. Только две серогруппы из 140 вызывают эпидемическую холеру: действие их токсина провоцирует потерю клетками кишечника воды и ионов, возникают профузная диарея и рвота, итог — смертельное обезвоживание. Токсин кодируется умеренным бактериофагом, встроенным в одну из двух хромосом вибриона. Фото с сайта www.humanillnesses.com.

24 марта 1882 года Кох представил свои выводы на ежемесячной встрече Общества физиологов в Берлине (опять же, злокозненный Вирхов не дал выступить Коху на широком собрании берлинских медиков), по-настоящему ошарашив коллег, которые не могли не только аргументированно апеллировать, но и аплодировать.

Семнадцать дней спустя — 10 апреля 1882 года — Кох опубликовал свою лекцию «Этиология туберкулеза» [2], и факт открытия возбудителя смертельного заболевания не только стал новостным поводом для крупных медицинских изданий, но и облетел первые полосы ведущих газет во всему миру. В течение нескольких недель «Кох» стало буквально именем нарицательным.

Но Роберт Кох не остался почивать на лаврах. Он уезжает в правительственную научную экспедицию в Египет и Индию, где охотится за возбудителем холеры. И находит его — он выделяет микроб, который называет холерным вибрионом (рис. 5). Это открытие принесло ему не только дополнительную популярность, но и премию в 100 тысяч немецких марок.

Но уже довольно скоро, в 1885 году, доктор Кох возвращается к «любимому» туберкулезу, сосредоточившись теперь на поиске способов лечения этого заболевания. К тому времени он уже успел разойтись со своим учеником Эмилем Берингом [3]: они поспорили отнюдь не по поводу одного места из Блаженного Августина, а о том, может ли человек заражаться туберкулезом от животных. Кох, к тому времени уже «забронзовевший» авторитет, считал, что не может, а молоко и мясо зараженных животных безопасно. Ученик считал, что Кох неправ. Этого «великий» не стерпел, и между ними случился разрыв (хотя время показало, что прав-то был Беринг).

Кох спешил открыть свое средство от туберкулеза. В 1890 году ему удалось выделить туберкулин — вещество, вырабатываемое туберкулезной палочкой в процессе жизнедеятельности. Ученый полагал, что оно способно помочь в лечении чахотки, — и 4 августа 1890 года без тщательной проверки объявил: средство от туберкулеза найдено. Короткий и бурный триумф — ведь после открытия возбудителей «сибирки», чахотки и холеры выше авторитета в медицине, чем у Коха, не было. Но триумф обернулся трагедией и волной остракизма.

Выяснилось, что туберкулин вызывает серьезные аллергические реакции у больных туберкулезом. Посыпались сообщения о смертях от туберкулина. А потом оказалось, что и эффективность лекарства невелика. Туберкулиновые прививки не давали иммунитета к чахотке.

Интересно, что семнадцать лет спустя именно этот эффект туберкулина позволил применить его для туберкулиновой пробы — теста, диагностирующего туберкулез. Его разработал австрийский педиатр, ассистент иммунолога-нобелиата Пауля Эрлиха, Клеменс Пирке.

Рисунок 6. Клеменс фон Пиркé (1874–1929). Австрийский аристократ, педиатр, получивший прекрасное образование в ведущих университетах Европы. В 1906 г. ввел термин «аллергия». В 1907 г. продемонстрировал медицинской общественности туберкулиновую пробу: в царапину на предплечье пациента втирался туберкулин, по реакции кожи судили об инфицированности микобактериями. Пробу Пирке позже заменило подкожное введение туберкулина — по методике Шарля Манту. Фон Пирке покончил жизнь самоубийством вместе с постоянно страдавшей депрессией женой, приняв цианистый калий. Ученого выдвигали на получение Нобелевской премии пять раз, баллотировался он и в президенты Австрии, но. обывателям Пирке знаком лишь по монете в 50 евро (справа).

Тем не менее, карьера Коха продолжает продвигаться. Ему присуждают звание врача 1-го класса и почетного гражданина Берлина. Спустя год он становится директором вновь созданного Института гигиены в Берлине и профессором гигиены в Берлинском университете.

И снова исследовательская жилка (и чувство вины, и желание реванша) не дает жить Роберту Коху спокойно. В 1896 году он отправляется в Южную Африку, чтобы изучать происхождение чумы крупного рогатого скота. И хотя ему не удалось определить причину чумы, он смог локализовать вспышки этого заболевания, делая здоровым животным инъекции препарата желчи зараженных. Затем Кох исследует в Африке и Индии малярию, лихорадку Черной Воды, сонную болезнь у крупного рогатого скота и лошадей. Результаты своей титанической работы он публикует в 1898 году после возвращения в Германию.

Дома он продолжает исследования и в 1901 году на Международном конгрессе по туберкулезу в Лондоне делает заявление, порождающее в научных кругах много споров: бациллы человеческого и коровьего туберкулеза различаются. Ученого подвергли критике, но время показало, что он был прав (кстати, это тоже было предметом спора Коха и Беринга, и тут уже ошибался Беринг; сейчас известно, что туберкулез у животных и человека могут иногда вызывать другие, близкородственные M. tuberculosis, виды микобактерий, способные преодолевать межвидовой барьер).

В 1905 году Роберта Коха удостоили Нобелевской премии по физиологии и медицине «за исследования и открытия, касающиеся лечения туберкулеза». Но уже в 1906 году он возвращается в Центральную Африку для продолжения работ по изучению сонной болезни (трипаносомоза). Он находит, что синтезированный Эрлихом и Хата в 1905 году атоксил (на путать с современным энтеросорбентом из диоксида кремния — тогда это было органическое соединение мышьяка!) может быть эффективен при этом заболевании так же, как хинин против малярии.

До самого конца жизни Кох продолжал исследования по серологии и микробиологии. Он умер 27 мая 1910 года в санатории в Баден-Бадене. Смерть его тоже привела к интересным событиям. Тело Роберта Коха было кремировано, однако в Пруссии в то время законодательно не было разрешено захоранивать урны на кладбищах. В результате было принято решение создать мавзолей Коха прямо в институте его имени (рис. 7). 10 декабря 1910 года состоялась церемония захоронения праха. И поныне можно посетить этот мавзолей [4], увидеть портрет Коха, прочесть эпитафию: «Роберт Кох — работа и успехи». И просто побыть наедине с великим ученым, очень непростым человеком, без сомнения, достойным вечной памяти и благодарности человечества.

Читайте также:  Не помогает антибиотик при ангине

Рисунок 7. Мавзолей Коха, совмещенный с музеем, в Институте Роберта Коха в Берлине. В мире есть несколько памятников Р. Коху, а на 100-летний юбилей той самой, коховской, Нобелевской премии немцы выпустили марку с портретом их великого соотечественника, а Европейская академия естественных наук учредила медаль Коха, которая вручается лучшим врачам и биологам.

Ну и напоследок необходимо отметить, что это — второй текст из цикла «Нобелевские лауреаты», который создан не мной одним. Большую часть его написала замечательный научный и медицинский журналист и давний мой попутчик по жизни и по работе, Снежана Шабанова.

Немецкий ученый Роберт Кох известен прежде всего своим открытием туберкулезной палочки (палочка Коха), или, по-научному, микобактерии туберкулеза.

Ежегодно 24 марта проводится Всемирный день борьбы с туберкулезом. Именно 24 марта 1882 года Роберт Кох объявил об открытии возбудителя, что дало возможность изучать палочку дальше и находить способы борьбы с ней. К сожалению, проблема туберкулеза все еще актуальна, в отличие от побежденной натуральной оспы. Ежегодно в мире от осложнений туберкулеза умирает 2-3 миллиона человек. Особенности возбудителя туберкулеза:

  • микобактерии весьма устойчивы в окружающей среде (подробнее об этом я писал ранее);
  • они медленно развиваются и размножаются (большинство бактерий в благоприятных условиях делятся каждые несколько секунд или минут, а микобактерии — через 14-18 часов), что затрудняет их выявление. Например, культура микобактерий вырастает в чашке за 1-1.5 месяца, в то время как другие бактерии — за пару дней).
  • палочка туберкулеза быстро приобретает устойчивость к лекарственным препаратам, поэтому при лечении сразу назначается комбинация из нескольких препаратов. В мире растет число бактериовыделителей с множественной лекарственной устойчивостью, на эти микобактерии известные препараты не действуют.
  • палочкой туберкулеза инфицировано большинство людей, но здоровый организм не дает ей размножаться. В диагностике используется открытый Кохом туберкулин (продукт жизнедеятельности микобактерий).

Туберкулиновая проба в виде пробы Манту выявляет инфицированность туберкулезом: если реакции нет (не образовался узелок), значит, нужно провести прививку. Если образуется пузырек или большое уплотнение, то вероятен активно текущий туберкулез. Я написал упрощенно, в реальности все немного сложнее.

Прививка от туберкулеза называется БЦЖ (ее создали двое французских ученых, отсюда пошло название бацилла Кальметта-Герена, Bacillum Calmette Guerin, BCG). Ее делают в первые дни после рождения. В интернете идут споры насчет целесообразности прививки от туберкулеза, но оставим это ученым (в этом блоге мы можем с аналогичной компетентностью обсуждать, например, устройство синхрофазотрона). Поэтому я просто пишу, как принято в Беларуси и России сейчас.

Если иммунитет снижается, микобактерии активизируются и начинают делиться. По этой причине туберкулез является одним из проявлений поздней стадии ВИЧ-инфекции — СПИДа.

О «триаде Коха» и его других открытиях читайте в статье из белорусского журнала «Репетитор» (№ 1 за 2005 год) с моими незначительными дополнениями:

Немецкий врач и бактериолог Генрих Герман Роберт Кох родился 11 декабря 1843 года в Клаусталь-Целлерфельде (Германия). Его родителями были Герман Кох, работавший в управлении шахт, и Матильда Юлия Генриетта Кох (Бивенд). Роберт Кох был третьим по возрасту из тринадцати детей семейства Кох.

Он рано начал интересоваться природой, собрал коллекцию мхов, лишайников, насекомых и минералов. Дедушка Роберта (отец матери) и дядя были натуралистами-любителями и поощряли интерес мальчика к занятиям естественными науками. Когда в 1848 году Роберт поступил в местную начальную школу, он уже умел читать и писать. Учеба давалась ему легко, и в 1851 году Роберт стал гимназистом.

В 1862 году он окончил Клаустальскую гимназию и поступил в Геттингенский университет, избрав своей специальностью биологические науки. В течение нескольких семестров он изучал ботанику, зоологию, анатомию, естественные науки и физику, а затем начал изучать медицину. В формировании интереса Коха к научным исследованиям важную роль сыграли его университетские преподаватели Иаков Генле (анатом, открыл петлю Генле — часть почечного канальца), Георг Мейсснер (физиолог, описал тельца Мейсснера — осязательные тельца в коже), Карл Гассе (клиницист). Эти замечательные ученые не только читали лекции, но и занимались экспериментальной работой, принимали участие в дискуссиях о микробах и природе различных заболеваний. Молодой Роберт Кох тоже заинтересовался этой проблемой.

В 1866 году Роберт получил медицинский диплом. Он часто переезжает из города в город, работает в разных клиниках, ведет частную практику. Его заветная мечта — совершить кругосветное путешествие, но места корабельного доктора Коху найти не удается, и мечта так и остается мечтой.

В конечном счете Кох обосновался в немецком городе Раквице, где начал врачебную практику в должности ассистента в больнице, и вскоре стал известным и уважаемым в городе врачом. В 1867 году Роберт Кох женился, в его семье родилась дочь. Однако в 1870 году началась франко-прусская война. Несмотря на сильную близорукость, Роберт Кох стал врачом полевого госпиталя. Здесь он приобрел большой опыт в лечении инфекционных болезней (холеры и брюшного тифа), изучал под микроскопом водоросли и крупные микробы.

В 1871 году Кох демобилизовался и был назначен уездным врачом в Вольштейне. Вскоре Кох обнаружил, что во вверенном ему уезде распространена сибирская язва — заболевание, которое распространяется среди крупного рогатого скота и овец, поражает легкие, вызывает карбункулы на коже и изменения лимфоузлов. Проведя наблюдения за бактериями сибирской язвы с помощью микроскопа, он проследил весь жизненный цикл бактерий, увидел, как из одной болезнетворной палочки возникают миллионы таких же.

После серии тщательных экспериментов Кох установил бактерию, являющуюся единственной причиной сибирской язвы. Он доказал, что эпидемиологические особенности сибирской язвы (т. е. связь между различными факторами, определяющими частоту и географическое распределение инфекционного заболевания) обусловлены циклом развития этой бактерии. Исследования Роберта Коха впервые доказали бактериальное происхождение этого страшного заболевания, его статьи по проблемам сибирской язвы были опубликованы в 1876-1877 гг. при содействии патолога Юлия Конгейма в Университете Бреслау. Кох также опубликовал описание своих лабораторных методов, в том числе привел окраски бактериальной культуры и результаты микрофотографирования ее строения.

Открытия Коха принесли ему широкую известность, и в 1880 году он стал правительственным советником в Имперском отделении здравоохранения в Берлине. В 1881 году Роберт Кох опубликовал работу «Методы изучения патогенных организмов», в которой описал способ выращивания микробов в твердых средах. Этот способ имел важное значение для изолирования и изучения чистых бактериальных культур.

В то время в Германии от туберкулеза умирал каждый седьмой человек, и Кох решил попытаться найти возбудителя туберкулеза. Ученый начал упорный поиск. Он исследовал срезы тканей, взятых у больных, умерших от туберкулеза. Красил эти срезы различными красителями и часами рассматривал их под микроскопом. Вскоре ему удалось обнаружить бактерии в виде палочек, которые при посеве на питательную среду (сыворотку крови животных) давали активный рост. При заражении этими бактериями у морских свинок развивался туберкулез. Это была сенсация!

Микобактерии туберкулеза в препарате после окраски.

24 марта 1882 года Кох объявил, что ему удалось выделить бактерию, вызывающую туберкулез. В публикациях Роберта Коха по проблемам туберкулеза впервые были обозначены принципы, которые затем стали называться постулатами Коха, это так называемая «триада Коха»:

  • данный микроб присутствует при данном заболевании,
  • получить чистую культуру микроба,
  • экспериментально вызвать с помощью этой чистой культуры то же заболевание.

Эти принципы до сих пор остаются теоретическими основами медицинской микробиологии.

Изучение Кохом туберкулеза было прервано, когда он по заданию германского правительства в составе научной экспедиции уехал в Египет и Индию с целью установить причину массового заболевания холерой. Работая в Индии, Кох выделил микроб, вызывающий это заболевание.

В 1885 году Кох стал профессором Берлинского университета и директором Института гигиены. В то же время он продолжал исследования туберкулеза, сосредоточившись на поиске способов лечения этого заболевания. В 1890 году Кох выделил так называемый туберкулин (стерильную жидкость, содержащую вещества, вырабатываемые бациллой туберкулеза в ходе роста), который вызывал аллергическую реакцию у больных туберкулезом. Туберкулин не стал применяться для лечения туберкулеза, так как терапевтическим действием не обладал. Было установлено, что туберкулиновая проба может быть использована в диагностике туберкулеза. Это открытие, сыгравшее большую роль в борьбе с туберкулезом у коров, явилось главной причиной присуждения Роберту Коху в 1905 году Нобелевской премии по физиологии и медицине. В своей Нобелевской лекции Кох сказал, что если окинуть взором путь, «который пройден за последние годы в борьбе с таким широко распространенным заболеванием, как туберкулез, мы не сможем не констатировать, что здесь были сделаны первые важнейшие шаги».

В 1893 году Берлин был потрясен скандалом. Пятидесятилетний профессор Кох разводится со своей супругой и женится на молодой актрисе Хедвиге Фрайбург.

Люди, мало знакомые с Кохом, часто считали его подозрительным и нелюдимым, однако друзья и коллеги знали его как доброго и участливого человека. Кох был поклонником Гете и заядлым шахматистом.

Скончался Роберт Кох в Баден-Бадене от сердечного приступа 27 мая 1910 года.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock detector