Patofizjologia

Wdychanie Mycobacteriumtuberculosis prowadzi do jednego z czterech możliwych rezultatów:

• Natychmiastowe usunięcie organizmu
• Zakażenie latentne
• Początek aktywnej choroby (choroba pierwotna)
• Aktywna choroba wiele lat później (choroba reaktywacyjna).

Wśród osób z utajonym zakażeniem i bez podstawowych problemów medycznych, choroba reaktywacyjna występuje w 5 do 10 procent przypadków. Ryzyko reaktywacji jest znacznie zwiększone u pacjentów z HIV. Te wyniki są określane przez współdziałanie czynników przypisywanych zarówno organizmowi jak i gospodarzowi.

Choroba pierwotna

Wśród około 10 procent zakażonych osób, u których rozwija się aktywna choroba, około połowa zrobi to w ciągu pierwszych dwóch do trzech lat i są one opisywane jako szybko postępująca lub pierwotna choroba.

Laseczki gruźlicy wywołują zakażenie w płucach po tym, jak są przenoszone w kroplach wystarczająco małych (5 do 10 mikronów), aby dotrzeć do pęcherzyków płucnych. Jeśli system obronny gospodarza nie zdoła wyeliminować infekcji, pałeczki rozmnażają się wewnątrz makrofagów pęcherzykowych i ostatecznie zabijają te komórki. Zakażone makrofagi wytwarzają cytokiny i chemokiny, które przyciągają inne komórki fagocytujące, w tym monocyty, inne makrofagi pęcherzykowe i neutrofile, które ostatecznie tworzą guzkowatą strukturę ziarniniakową zwaną gruzełkiem. Jeśli replikacja bakterii nie jest kontrolowana, gruzełek powiększa się, a pałeczki przedostają się do lokalnych, drenujących węzłów chłonnych. Prowadzi to do limfadenopatii, charakterystycznego objawu klinicznego pierwotnej gruźlicy (TB). Zmiany powstałe w wyniku rozrostu gruźlicy w miąższu płuca i zajęcia węzłów chłonnych nazywane są kompleksem Ghon.Bakteriemia może towarzyszyć początkowemu zakażeniu.

Bakterie namnażają się do czasu pojawienia się skutecznej odpowiedzi immunologicznej (CMI), zwykle dwa do sześciu tygodni po zakażeniu.Niepowodzenie gospodarza w uzyskaniu skutecznej odpowiedzi CMI i naprawie tkanek prowadzi do postępującego niszczenia płuca. Czynnik martwicy nowotworów (TNF)-alfa, reaktywne półprodukty tlenowe i azotowe oraz zawartość komórek cytotoksycznych (granzymy, perforyna) mogą przyczyniać się do rozwoju martwicy osłonkowej, która charakteryzuje zmiany gruźlicze.

Niekontrolowany wzrost bakterii może prowadzić do hematogennego rozprzestrzeniania się pałeczek w celu wytworzenia gruźlicy rozsianej. Choroba rozsiana ze zmianami przypominającymi ziarna prosa jest określana jako gruźlica miliarna. Pałeczki mogą również rozprzestrzeniać się poprzez erozję zmian kazuistycznych do dróg oddechowych płuc – gospodarz staje się zakaźny dla innych. W przypadku braku leczenia, śmierć następuje w 80 procentach przypadków. Pozostali pacjenci rozwijają chorobę przewlekłą lub wracają do zdrowia. Choroba przewlekła charakteryzuje się powtarzającymi się epizodami gojenia przez zmiany zwłóknieniowe wokół zmian i rozpad tkanek. Całkowita spontaniczna eradykacja pałeczek jest rzadka.

Choroba reaktywacyjna

Torbiel reaktywacyjna wynika z proliferacji wcześniej uśpionej bakterii zasianej w czasie pierwotnego zakażenia. Wśród osób z utajonym zakażeniem i innymi problemami medycznymi, choroba reaktywacyjna występuje u 5 do 10 procent. Z gruźlicą reaktywną związana jest immunosupresja, chociaż nie jest jasne, jakie specyficzne czynniki gospodarza utrzymują zakażenie w stanie utajonym i co powoduje, że zakażenie utajone staje się jawne. Patrz poprzedni artykuł dotyczący stanów immunosupresyjnych związanych z gruźlicą reaktywacyjną. Proces chorobowy w gruźlicy reaktywnej ma tendencję do lokalizowania się (w przeciwieństwie do choroby pierwotnej): występuje niewielkie zajęcie regionalnych węzłów chłonnych i ustępowanie zmian. Zmiany chorobowe pojawiają się zwykle na szczytach płuc, a choroba rozsiana jest rzadka, chyba że gospodarz jest w stanie ciężkiej immunosupresji. Powszechnie uważa się, że skutecznie powstrzymana utajona gruźlica zapewnia ochronę przed późniejszą ekspozycją na gruźlicę

Rysunek 1. Pathophysiology of tuberculosis

Reproduced withpermission from 'Immune responses to tuberculosis in developing countries:implications for new vaccines’ by Graham A. W. Rook. Rook, Keertan Dheda, AlimuddinZumla w Nature Reviews Immunology opublikowanym przez Nature Publishing Group Aug 1,2005

Microbiology

M.tuberculosis (MTB) należy do rodzaju Mycobacterium, który obejmuje ponad 80 innych gatunków. Gruźlica (TB) jest definiowana jako choroba wywoływana przez członków kompleksu M. tuberculosis, który obejmuje prątki gruźlicy (M.tuberculosis), M. bovis, M. africanum, M. microti, M. canetti, M. caprae i M. pinnipedi.

Obudowa komórkowa: Otoczka komórkowa prątków składa się z rdzenia składającego się z trzech makromolekuł połączonych ze sobą kowalencyjnie (peptydoglikan, arabinogalaktan i kwasy mykolowe) oraz lipopolisacharydu, lipoarabinomannanu (LAM), który, jak się uważa, jest zakotwiczony w błonie plazmatycznej.

Cechy charakterystyczne: Składniki ściany komórkowej nadająemycobacteria ich charakterystyczne właściwości barwiące. Organizm wybarwia się dodatnio w barwieniu metodą Grama. Struktura kwasu mykolowego nadaje zdolność do przeciwstawiania się niszczeniu przez kwaśny alkohol po zabarwieniu przez niektóre barwniki anilinowe, co doprowadziło do określenia acid fast bacillus (AFB). Mikroskopia w celu wykrycia AFB (z użyciem barwnika Ziehl-Neelsen lub Kinyoun) jest najczęściej stosowaną procedurą w diagnostyce TB; próbka musi zawierać co najmniej 10 jednostek tworzących kolonię (CFU)/mL, aby rozmaz był pozytywny. Mikroskopia próbek barwionych fluorochromem (takim jak auramina O) stanowi łatwiejszą, bardziej wydajną i bardziej czułą alternatywę. Jednakże, mikroskopowe wykrywanie prątków nie odróżnia M. tuberculosis od prątków niegruźliczych.

Charakterystyka wzrostu: MTB są aerobami. Ich reprodukcja jest wzmocniona przez obecność 5-10% CO2 w atmosferze. Hodowane są na podłożach hodowlanych o wysokiej zawartości lipidów, np. na podłożu Lowensteina-Jensena (LJ). Czas generacji TB wynosi około 12-18 godzin, dlatego hodowle muszą być inkubowane przez trzy do sześciu tygodni w temperaturze 370C, aż do uzyskania widocznej mikroskopowo proliferacji. Opracowano systemy hodowlane na bazie bulionu, które poprawiają szybkość i czułość wykrywania. System BACTEC może wykryć M. tuberculosis w około osiem dni (w porównaniu z około 14 dniami w przypadku próbek negatywnych).

Testowanie wrażliwości na leki: Badanie wrażliwości na leki jest coraz ważniejsze ze względu na pojawianie się coraz bardziej opornych izolatów M.tuberculosis. Oprócz konwencjonalnych metod badania wrażliwości M.tuberculosis na leki, opracowano metody, które opierają się na zautomatyzowanych systemach i testach opartych na PCR. Test MODS (ang. microscopic observation drugsensitivity) jest kolejnym testem lekowrażliwości opartym na obserwacji wzrostu M. tuberculosis w płynnym podłożu bulionowym zawierającym badany lek. W ocenie 3760 próbek plwociny przy użyciu MODS, zautomatyzowanego systemu MB/BacT i hodowli Löwensteina-Jensena, czułość wynosiła odpowiednio 98, 89 i 84 procent, a mediana czasu oczekiwania na wynik testu wynosiła odpowiednio 7, 22 i 68 dni. Xpert MTB/RIF jest zintegrowanym systemem, który łączy przygotowanie próbki w modułowym systemie kasetowym i real-timePCR. W 2010 roku technika ta została zalecona przez WHO do stosowania zamiast tradycyjnej mikroskopii rozmazowej w diagnostyce gruźlicy lekoopornej lub gruźlicy u pacjentów zakażonych HIV. Wykazano, że test ten ma czułość wyższą niż 98% w przypadkach gruźlicy z dodatnim rozmazem plwociny i 75-90% w przypadkach gruźlicy z ujemnym rozmazem. Czułość w wykrywaniu MTB opornej na rifampicynę przekroczyła 97 procent, podczas gdy swoistość wahała się od 98 do 100 procent. Test może dać wyniki w mniej niż dwie godziny. Tutaj oporność na rifampicynę jest oceniana jako surogat dla wielolekoopornej MTB.

Wnioski

South Sudan stoi przed ogromnymi wyzwaniami związanymi z kontrolą gruźlicy. Wynika to częściowo z ograniczonej sieci laboratoryjnej i braku laboratorium referencyjnego dla gruźlicy (obserwacja autora).

1. ComstockGW. Epidemiology of tuberculosis. Am RevRespir Dis 1982; 125:8.
2. Nationalaction plan to combat multidrug-resistant tuberculosis. MMWR Recomm Rep 1992; 41:5.
3. BarnesHL, Barnes, IR. The czas trwania życia w gruźlicy płuc z jamą. Am Rev Tuberculosis 1928; 18:412.
4. Sarafino Wani RL. 2012. Gruźlica 1. Epidemiologia mycobacterium tuberculosis.SSMJ; 5(2): 45-46
5. HeimbeckJ. The infection of tuberculosis. ActaMed Scand 1930; 74:143.
6. van Soolingen D, Hoogenboezem T, de Haas PE, etal. A novelpathogenic taxon of the Mycobacteriumtuberculosis complex, Canetti: characterization of an exceptional isolate fromAfrica. Int J Syst Bacteriol 1997; 47:1236.
7. McNeilMR, Brennan PJ. Structure, function and biogenesis of the cell envelope ofmycobacteria in relation to bacterial physiology, pathogenesis and drugresistance; some thoughts and possibilities arising from recent structuralinformation. Res Microbiol 1991; 142:451.
8. AllenBW, Mitchison DA. Counts of viable tubercle bacilli in sputum related to smearand culture gradings. Med Lab Sci 1992;49:94.
9. Kent, PT, Kubica, GP. Public healthmycobacteriology: A guide for the level III laboratory. Centers for Disease Control, USPHS. 1985.
10. Hanna, BA. Diagnostyka gruźlicy za pomocą technik mikrobiologicznych. In: Tuberculosis, Rom, WN, Garay, S (Eds), Little,Brown, Boston1995
11. RobertsGD, Goodman NL, Heifets L, et al. Evaluation of the BACTEC radiometric methodfor recovery of mycobacteria and drug susceptibility testing of Mycobacteriumtuberculosis from acid-fast smear-positive specimens. J Clin Microbiol 1983; 18:689.
12. Morgan MA, Horstmeier CD, DeYoung DR, RobertsGD. Comparisonof a radiometric method (BACTEC) and conventional culture media for recovery ofmycobacteria from smear-negative specimens. JClin Microbiol 1983; 18:384.
13. CanettiG, Rist N, Grosset J. Measurement of sensitivity of the tuberculous bacillus toantibacillary drugs by the method of proportions. Methodology, resistancecriteria, results and interpretation. RevTuberc Pneumol (Paris) 1963; 27:217.
14. CanettiG, Froman S, Grosset J, Et Al. Mycobacteria: Laboratory Methods For TestingDrug Sensitivity And Resistance. BullWorld Health Organ 1963; 29:565.
15. MooreDA, Evans CA, Gilman RH, et al. Microscopic-observation drug-susceptibilityassay for the diagnosis of TB. N Engl JMed 2006; 355:1539.
16. WHO. Tuberculosis diagnostics: Zautomatyzowany test DNA. http://www.who.int/tb/features_archive/new_rapid_test/en/ (dostęp: 07.05.2012).
17. HelbD, Jones M, Story E, et al. Rapid detection of Mycobacterium tuberculosis andrifampin resistance by use of on-demand, near-patient technology. J Clin Microbiol 2010; 48:229.
18. Boehme CC, Nabeta P, Hillemann D, et al. Rapid molecular detectionof tuberculosis and rifampin resistance. NEngl J Med 2010; 363:1005.
19. NicolMP, Workman L, Isaacs W, et al. Accuracy of the Xpert MTB/RIF test for thediagnosis of pulmonary tuberculosis in children admitted to hospital in CapeTown, South Africa: a descriptive study. LancetInfect Dis 2011; 11:819.