Информация

17: Оцветяване по Грам - Биология

17: Оцветяване по Грам - Биология



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Цели

  • Станете опитни в извършването на оцветяването с грам последователно и точно.
  • Разграничавайте различни форми, размери, подреждане и грам реакции на бактериите.

Оцветяването с грам, първоначално разработено през 1884 г. от Кристиан Грам, е може би най-важната процедура в цялата микробиология. Грам всъщност използва багрила върху човешки клетки и открива, че бактериите преференциално свързват някои багрила. Оцветяването по Грам е диференциално оцветяване, за разлика от обикновеното оцветяване, което използва 1 багрило. В резултат на използването на 2 багрила, правейки тази процедура а диференциал петно, бактериите ще станат лилави/сини или розови по време на процедурата.

Преди оцветяването пробата трябва да бъде монтирана и фиксирана върху предметните стъкла, както беше направено преди при простата техника на оцветяване. Поради 2-те багрила, използвани в процедурата-кристално виолетово и сафринин---както и обезцветителя ацетон-алкохол, бактериите ще попадат в 2 групи въз основа на тяхната грам-реактивност. Грам-положителните бактерии запазват кристално виолетово дори през стъпката на обезцветяване: грам-отрицателните бактерии не задържат кристално виолетовото, обезцветяват се и след това улавят сафрининовото багрило. И грам + и – се свързват с кристално виолетово: ключовата стъпка към тяхното разграничаване е обезцветяването.

Разгледайте придружаващата диаграма на процедурата за оцветяване и нейното въздействие върху цвета на бактериите. По време на етапа на кристално виолетово-йод, свързаните молекули в пептидогликана на грам + клетъчната стена и в мембраната се задържат здраво. Ацетон-алкохолът всъщност кара пептидогликановите молекули (подредени в решетка) да се свиват, като по този начин задържат кристалния виолетиод още по-здраво. В грам-клетката външният липополизахариден слой на стената се разтваря от обезцветителите и тъй като пептидогликановият слой е толкова тънък в тази група бактерии, кристалното виолетово се извлича от стената.

Въпреки че има стандартна рутина и набор от реагенти, използвани в това петно, всеки човек трябва да намери конкретен метод, който работи най-добре за него. Многото променливи, които могат да повлияят на това петно, са възрастта на културата, количеството на използвания обезцветител, времето на обезцветяване, вида на организма (киселинноустойчивите бактерии и спори не се оцветяват добре), дебелината на намазката и общите грижи на оцветителя.

Най-честите причини за фалшиви грам реакции?

  • Някои бактериални видове са склонни към грам променливи и ще показват и двата цвята, въпреки че най-често грам +.
  • Прекалено обезцветяване на намазката, твърде дълго време.
  • Използване на стари култури (за предпочитане културите трябва да са на възраст 18-48 часа).

Забележка

  • Уверете се, че намазката ви не е твърде гъста: в противен случай или багрилата не могат да проникнат, или клетките няма да бъдат обезцветени адекватно.
  • Уверете се, че сте насрочили правилно стъпката на обезцветяване.
  • Налейте намазката с обезцветяващ агент равномерно върху намазката.

НЕОБХОДИМИ МАТЕРИАЛИ

  • Грам отрицателна контрола: Е. coli култура
  • Грам положителна контрола: Bacillus subtilus култура
  • приготвени, закупени слайдове от различни оцветени в грам бактерии
  • багрила
  • вана за петна с боя
  • тел наслагване за вана
  • чисти предметни стъкла за микроскоп
  • масло за потапяне
  • попивателна хартия

ПРОЦЕДУРА: извършва се индивидуално

  1. Имаме култури на Е. coli и бацил за да оцветите по грам. Това ще ви даде контроли грам + и грам -, за да проверите вашата процедура. Можете да използвате 2 слайда, по 1 за всяка бактерия, или можете да разделите един слайд наполовина и да намажете всяка бактерия върху разделеното стъкло. Има също така подготвени, оцветени с грам слайдове с бактерии с различни форми и размери, които да разгледате.
  2. Направете бактериалната намазка от бульон, наклон или чиния.
    • Ако се вземе от бульон, използвайте 1-2 бримки от бульонния разтвор.
    • Ако се вземе от твърда агарова среда (плоча или наклонена), суспендирайте инокулума в капка вода върху предметното стъкло и го разбъркайте добре.
    • Разстелете суспензията върху предметното стъкло, така че да покрие площ поне с размер на никел, за предпочитане една четвърт.
    • Може да помислите за маркиране на зоната на намазка с околна маркировка с восъчен молив, така че да можете лесно да намерите намазката под микроскопа.
    • Поставете парче тиксо отстрани на намазката, за да знаете кой път е НАГОРЕ.
  3. Оставете предметното стъкло да изсъхне напълно, преди да продължите с процедурата.
  4. Загрейте плъзгача, като го държите в единия край с пръсти и бързо го премествате напред-назад няколко пъти над пламъка.
  5. Извършете процедурата за оцветяване, както е посочено по-долу.

Процедурата STAIN

  • Поставете плъзгача върху наслагването на телената мрежа върху ваната с боя.
  • Налейте намазката с капки кристално виолетово, като оставете за 1 минута. Измийте ДОБРЕ с вода.
  • Налейте намазката с капки йод на Грам, като оставете за 1 минута. Измийте ДОБРЕ с вода.
  • Налейте ацетон-алкохол бързо върху предметното стъкло и измийте в рамките на 5-10 секунди (от началото на добавянето на обезцветителя). Измийте ДОБРЕ с вода.
  • Налейте намазката с капки сафринин, оставете за 1 минута. Измийте ДОБРЕ с вода.
  • Попийте изсушете с бибулозна хартия, преди да поставите на стенда на микроскоп, за да видите.
  1. Фокусирайте се върху размазване, като използвате лещи с ниска мощност, завършвайки със 100X маслено потапяне. Уверете се, че имате капка масло върху предметното стъкло, преди да завъртите обектива си 100X на място.
  2. Интерпретирайте резултатите, като използвате протокола по-долу.

Интерпретация

  • Грам положителните бактерии ще бъдат сини/лилави/виолетови
  • Грам-отрицателните бактерии ще бъдат светлорозови
  1. Идентифицирайте различните форми и подредба на бактериите.
  2. ПОЧИСТВАЙТЕ ВАШИТЕ ПЪРЗАЛКИ, като използвате почистващия препарат за пързалки при мивките.
  3. Разгледайте подготвените слайдове на различни бактерии. Ще видите различни форми и аранжировки. Върнете подготвените слайдове в тавите на пейката.

Различни бактериални слайдове

ВЪПРОСИ

  1. Критикувайки вашата техника за оцветяване по грам:
    • Добре ли са разпределени клетките върху предметното стъкло?
    • Равномерно ли са оцветени клетките и правилна ли е реакцията на грам?
    • Последователно ли е разположението на бактерията в различните зрителни полета?
  2. Какви са грамовата реакция, формата и подредбата на бацил?
  3. Какви са грамовата реакция, формата и подредбата на Е. coli?
  4. Какъв цвят е Е. coli при оцветяване на грам? Назовете багрилото, което му придава този цвят.
  5. С каква клетъчна структура се свързват 2-те багрила?
  6. Избройте поне 3 разлики между грам положителни и грам-отрицателни бактерии.
  7. Би ли било полезно да се извърши оцветяване с грам върху смесена култура? Защо?
  8. Ако оцветяването с грам ви дава ценна информация за характеристиките на бактерията, каква би била ползата от извършването на обикновено оцветяване?

Експеримент за извършване на оцветяване по Грам на бактерии (с фигура)

Най-важното диференциално оцветяване, използвано в микробиологията, е оцветяването по грам.

Той е кръстен на д-р Кристиан Грам, който категоризира бактериите въз основа на разликите в състава на тяхната клетъчна стена в две групи, както следва:

(1) Грам-положителни бактерии:

След оцветяване на бактерия с кристално виолетово, ако клетъчната й стена устоява на обезцветяване чрез измиване с обезцветяващ агент (етанол или ацетон), това е грам-положителна бактерия. Примери: Bacillus, Staphylococcus.

(2) Грам-отрицателни бактерии:

След оцветяване на бактерия с кристално виолетово, ако клетъчната й стена позволява да се подложи на обезцветяване чрез измиване с обезцветяващ агент (етанол или ацетон), това е грам-отрицателна бактерия. Примери: ешерихия, салмонела, вибрион.

Диференцирането на бактериите в грам-положителни и грам-отрицателни групи предоставя най-важната улика за продължаване в правилната посока за идентифициране на неизвестни бактерии. Полезен е и за проста диференциация на бактериите в грам-положителни и грам-отрицателни групи. Той също така дава представа за формата и подредбата на бактериалните клетки.

Принцип:

При оцветяване с грам бактериалните клетки първо се оцветяват с първично оцветяване, кристално виолетово, което влиза в клетките и ги оцветява в лилаво-синьо. След това клетките се третират с ядрен йод от грам, който навлиза в клетките и се свързва с първичното петно, образувайки неразтворим комплекс багрило-мордант (кристално виолетово-йоден комплекс), като по този начин затруднява излизането на петното.

След това клетките се третират с обезцветяващ агент, като етанол или ацетон. Той действа като липиден разтворител и като протеин-дехидратиращ агент. В грам-положителните клетки обезцветяващият агент действа първоначално като липиден разтворител, разтваряйки малкото количество липид, присъстващ в клетъчната стена, като по този начин образува малки пори в нея. Впоследствие дехидратира протеините на клетъчната стена (пептиди), които затварят порите.

Сега, комплексът с оцветител е трудно да бъде отстранен от обезцветяващия агент и клетките запазват лилаво-синия цвят на първичното петно. При противооцветяване с розово-червено оцветено петно, сафранин, той не може да влезе в клетките, тъй като порите са затворени.

Клетките накрая запазват лилаво-синия цвят на първичното петно. От друга страна, грам-отрицателната клетъчна стена съдържа голямо количество липид (LPS), който се разтваря от обезцветяващия агент, което води до образуването на големи пори. Тези пори не се затварят значително при дехидратация на протеините на клетъчната стена.

Ето защо комплексът петно-замазка излиза през порите, когато се измие с обезцветяващия агент и клетките изглеждат безцветни. Когато е противооцветен от сафранин, той навлиза в клетките през порите и накрая клетките придобиват розово-червения цвят на контра оцветяването.

Необходими материали:

Слайд, примка, първично оцветяване (кристално виолетово), едка (грамов йод), обезцветяващ агент (95% етанол), противооцветяване (сафранин), бактериална култура на бульон/наклонена/плоча, микроскоп, масло за потапяне.

Процедура:

1. Пързалката се почиства правилно под чешмяна вода, така че водата да не остава като капки по повърхността му (Фигура 5.11).

2. Полепналата вода се изтрива с бибулозна хартия и предметното стъкло се изсушава на въздух.

3. Намазка от бактерии се приготвя в центъра на предметното стъкло по два метода, както следва.

(a) Ако трябва да се наблюдава бактерия, отгледана върху агарова плоча или агарна плоча, капка вода се поставя в центъра на предметното стъкло и бримка от бактерии от плаката или наклона се прехвърля към него чрез примка, стерилизирана над пламък . След това чрез бавно завъртане на бримката в капката се приготвя бактериална суспензия и се разстила до получаване на намазка.

(b) Ако трябва да се наблюдава бактерия, отгледана в течен бульон, капка от бактериалната суспензия се поставя директно в центъра на предметното стъкло чрез стерилизирана с пламък примка и се прави намазка чрез разпръскване.

5. Намазката се фиксира чрез нагряване. Нагряването води до коагулация на клетъчните протеини, поради което клетките се придържат към повърхността на предметното стъкло и не се отмиват по време на оцветяването. Топлинната фиксация се извършва чрез бързо преминаване на предметното стъкло високо над пламъка 2-3 пъти, с намазката повърхност, обърната нагоре, така че намазката да не се нагрява.

6. Слайдът се държи върху тава за оцветяване и се залива с основното петно, кристално виолетово, за 1 минута.

7. Излишното петно ​​се отмива от намазката с леко течаща чешмяна вода, така че водата да не попада директно върху намазката.

8. Намазката се залива с ядка, грам йод, за 1 минута.

9. Излишната морилка се отмива от намазката с леко течаща чешмяна вода, така че водата да не попада директно върху намазката.

10. Намазката се залива с обезцветяващия агент, 95% етанол, за 5 секунди, като се внимава да не се обезцвети прекалено.

11. Етанолът бързо се отмива от намазката под леко течаща чешмяна вода, за да се предотврати прекомерното обезцветяване. Внимавайте водата да не попада директно върху намазката.

12. Намазката се залива с противооцветителя, сафранин, за 1 минута.

13. Излишното обратно петно ​​се отмива от намазката с леко течаща чешмяна вода по такъв начин, че водата да не попада директно върху намазката.

14. Предметът се попива с бибулозна хартия.

15. Стъклото се прикрепя към стъпалото на микроскопа и цитонамазката се наблюдава при ниска мощност и високо сухи обективи.

16. Върху намазката се слага капка масло за потапяне.

17. Намазката се наблюдава под обектив за потапяне в масло.

Наблюдения (Под цел за потапяне в масло):

1. Цвят на клетките:

Лилаво-синьо: Грам-положителни бактерии

Розово-червено: Грам-отрицателни бактерии

3. Подреждане на бактериите:

Във вериги (стрептококи/стрептобацили)

Гроздови гроздове (стафилококи)

Кубовидни (сарцини или октет)

Чрез очна оценка направете чертеж на полето под обект за потапяне в масло.

Грам-променлива реакция:

В някои случаи грам-положителните клетки се появяват като грам-отрицателни клетки. Това се нарича грам-променлива реакция.

Причините са следните:

(а) Може да възникне прекомерно обезцветяване, поради което грам-положителните клетки също губят виолетовия си цвят.

(b) Може да възникне свръхфиксация, поради което грам-положителните клетки губят способността си да се противопоставят на обезцветяването

(c) Ако се използва стара култура на бактерии, компонентите на клетъчната стена могат да се променят с възрастта на клетките, което позволява обезцветяване.


Микробиология Глава 17 тестова банка

А. откриване на вирусна нуклеинова киселина с помощта на специфични сонди.

С. клетките, взети от пациента, се изследват за данни за вирусна инфекция.

А. серийно разреждане на серумна проба.

Б. определяне на най-ниското разреждане на серума, което предизвиква видима реакция.

C. определяне на най-високото разреждане на антигена, което предизвиква видима реакция.

A. те разчитат на образуването на видими бучки за откриване.

Б. те включват VDRL теста за сифилис.

В. често се извършват в агарови гелове.

D. те могат да бъдат направени в епруветка чрез внимателно добавяне на антисерум върху антигенен разтвор.

A. Първият антиген и антитяло се оставят да реагират.

Б. Пречистени комплементни протеини се добавят към епруветката антиген-антитяло.

C. Овчи червени кръвни клетки се добавят към сместа антиген-антитяло-комплемент.

A. Двойна дифузия на Ouchterlony.

A. Двойна дифузия на Ouchterlony

A. Двойна дифузия на Ouchterlony

A. Двойна дифузия на Ouchterlony.

A. Могат да се използват за маркиране на антитела при имунофлуоресцентни тестове.

Б. Те излъчват видима светлина в отговор на ултравиолетовото лъчение.

В. Те се наблюдават във флуоресцентния микроскоп.

D. Използват се за идентифициране на патогени на хламидиоза, легионерска болест и др.


ASM Science

ASM стартира нови платформи за своето научно съдържание. Ако сте на тази страница, пропуснахме нещо, когато настроихме пренасочвания. Използвайте връзките по-долу за достъп до съдържанието на ASM.

MicrobeLibrary

  • Архив на учебната програма: Линк идва
  • Лабораторни протоколи: Линк идва
  • Галерии с изображения: Линк идва
  • Кратки за визуални медии: Линк идва

Списание Microbe - Линк идва

Ако търсите нещо, което не е в горния списък, моля, използвайте търсенето в сайта. Ако имате нужда от поддръжка за достъп до абонирани за съдържание, моля, свържете се с поддръжката на клиенти 202-737-3600 или [email protected]

Регистрирайте се за конференция на ASM за бакалавърски преподаватели

Открийте членство в ASM

Публикувайте

Американско дружество по микробиология

1752 N св. NW
Вашингтон, окръг Колумбия 20036

Американското дружество по микробиология ("ASM") се ангажира да поддържа вашата увереност и доверие по отношение на информацията, която събираме от вас на уебсайтове, притежавани и управлявани от ASM ("ASM уеб сайтове") и други източници. Тази Политика за поверителност излага информацията, която събираме за вас, как използваме тази информация и избора, който имате за това как да използваме тази информация. Научете повече тук.


Как да оцветите по Грам

wikiHow е „уики“, подобно на Wikipedia, което означава, че много от нашите статии са написани съвместно от множество автори. За да създадат тази статия, 40 души, някои анонимни, работиха, за да я редактират и подобрят с течение на времето.

Има 12 препратки, цитирани в тази статия, които могат да бъдат намерени в долната част на страницата.

wikiHow маркира статия като одобрена от читатели, след като получи достатъчно положителни отзиви. Тази статия получи 11 препоръки и 88% от читателите, които гласуваха, я намериха за полезна, с което я спечелихме нашия статус на одобрен от читатели.

Тази статия е разгледана 426 847 пъти.

Оцветяването по Грам е бърза процедура, използвана за търсене на наличието на бактерии в тъканни проби и за характеризиране на бактериите като Грам-положителни или Грам-отрицателни, въз основа на химичните и физичните свойства на техните клетъчни стени. [1] X Източник на изследването Bergey, David H. John G. Holt Noel R. Krieg Peter H.A. Снит (1994). Ръководство на Берджи по детерминативна бактериология (9-то издание). Липинкот Уилямс и Уилкинс. Оцветяването по Грам почти винаги трябва да се прави като първа стъпка в диагностицирането на бактериална инфекция.

Оцветяването по Грам е кръстено на датския учен Ханс Кристиан Грам (1853 – 1938), който разработва техниката през 1882 г. и я публикува през 1884 г. като техника за разграничаване на два вида бактерии със сходни клинични симптоми: пневмокок (известен още като пневмокока) и Klebsiella pneumoniae бактерии. [2] X Източник на изследванията Gram, HC (1884). „Über die isolierte Färbung der Schizomyceten in Schnitt- und Trockenpräparaten“ (на немски). Fortschritte der Medizin 2: 185–9.


БИОЛОГИЯ НА МИКОБАКТЕРИЕМАТА ТУБЕРКУЛОЗА

микобактерии група бактерии, които притежават уникален тип клетъчна стена, съставена от миколова киселина. Миколова киселинаs са силни хидрофобни молекули, които образуват липидна обвивка около микобактериите. Миколовата киселина влияе върху свойствата на пропускливост на повърхността на клетъчната повърхност на микобактериите и те също допринасят за патогенността и/или вирулентността на тези бактерии. Типичните примери за бактерии от групата микобактерии включват Mycobacterium tuberculosis - който е причинителят на туберкулозата при хората. Mycobacterium tuberculosis е тънък, неподвижен, не образуващ спори, грам-положителен, облигатен аероб и киселинно-устойчив бацил (пръчка) с восъчна клетъчна стена. Среща се в рода микобактерии и семейство Mycobacteriaceae. Като изключим M. tuberculosis, M. bovis (говеда/животински патоген), M. avium и M. leprae (причинител на проказата/болестта на Хансен) са другите важни видове от рода микобактерии които причиняват болести при хора, животни и птици. Други нетуберкулозни микобактерии са членове на нормалната човешка микрофлора и тези, които се намират във водните повърхности. Тези микобактерии не са заразни и обикновено се наричат нетипичен микобактерии.

НАТИСНИ ТУК, ЗА ДА КУПИШ УЧЕБНИК ПО БАКТЕРИОЛОГИЯ

Консумацията на непастьоризирано (сурово) мляко и близък контакт със заразени говеда могат да причинят M. bovis инфекция при хора. Клетъчната стена на всички бактерии в микобактерии родът е различен и много уникален, защото тяхната клетъчна стена е изградена от високи концентрации на липиди, съдържащи дълговерижни мастни киселини, известни като миколова киселина (което прави клетъчната повърхност на бактерията хидрофобна). Миколовата киселина е много различна за всеки вид бактерия в микобактерии род и съставлява около 60% от общата маса на клетъчната стена на организма. М. туберкулоза има клетъчна стена, съдържаща пептидогликан, който е подобен на този на други грам-положителни бактерии, с изключение на това, че неговият пептидогликан съдържа N-гликолилмурамова киселина, а не N-ацетилмурамова киселина – което е типично за всички грам-положителни бактерии. Съдържанието на миколова (мастна) киселина в клетъчната стена на микобактерии видовете ги прави устойчиви на изсушаване и други химикали като антибиотици и натриев хидроксид (NaOH), които обикновено убиват или инхибират други бактерии в храчките преди култивиране в лабораторията. Въпреки това, видовете на микобактерии са чувствителни към ултравиолетовите (UV) лъчи.

М. туберкулоза и други сродни видове от рода микобактерии се наричат ​​предимно киселинноустойчиви бацили (AFB) защото показват тенденция към киселинна устойчивост при оцветяване. Причината за тяхната киселинна устойчивост се приписва на високото съдържание на миколова (мастна) киселина в клетъчната им стена, което ги прави трудни за лесно оцветяване, но веднъж оцветени, микобактерии видовете се противопоставят на обезцветяване от алкохол или киселина – явление, което подпомага тяхното откриване и диференциране от други немиколови бактерии в лабораторията. М. туберкулоза е въздушен патоген, отговорен за причиняването на инфекция, известна като туберкулоза (туберкулоза) при хората и това е една от водещите причини за смърт в света. Причинителят на туберкулозата за първи път е изолиран и описан от Робърт Кох (бащата на медицинската микробиология) през 1882 г. след задълбочено изследване по въпроса. туберкулоза (TB) е хронично инфекциозно респираторно заболяване, което се среща както при хората, така и при животните. Според Световната здравна организация (СЗО) туберкулозата е отговорна за над 2 милиона смъртни случая по целия свят. Туберкулозните инфекции се причиняват предимно от вдишване на капчици от кашлица или аерозоли, съдържащи туберкулозни бацили (т.е. жизнеспособни клетки на М. туберкулоза), освободен от заразени лица. Човешките бели дробове са основният резервоар на М. туберкулоза, а предаването е най-бързо чрез респираторни капчици и ядра на капчици в аерозоли или прахови частици в ендемичните за ТБ региони.

Туберкулозните бацили и респираторните капчици от заразен човек са способни да заобиколят защитните сили на горните дихателни пътища (ноздрите) и да се настанят в алвеолите на белите дробове на податливия индивид или популация. Близкият контакт и общуването със заразени хора също може да причини инфекция в резултат на отделянето на аерозоли или капчици, съдържащи инфекциозни туберкулозни бацили. М. туберкулоза засяга голямо разнообразие от органи в тялото, включително белите дробове, бъбреците, гръбначния стълб, менингите, мозъка, GIT и кръвоносните съдове. Възрастните хора, здравните работници в контакт с високорискови популации, хора с отслабена или нарушена имунна система, бездомни хора, затворници, бедни на алкохол мъже, интравенозни (IV) наркотици, недохранени лица, бежанци и пренаселеност са някои от предразполагащите фактори и хора, изложени на риск от развитие на туберкулоза. Субсахарска Африка, някои части на Азия, Западния Тихи океан и Латинска Америка имат едни от най-високите случаи на туберкулоза в света. Туберкулозата е важно заболяване за общественото здраве, което има глобално значение поради своята смъртност и заболеваемост. Болестта се появява отново в някои области, а в някои е резистентна М. туберкулоза сега съществуват щамове, което затруднява управлението и лечението на инфекцията. Туберкулозата е опортюнистична инфекция номер едно при хора, живеещи с ХИВ/СПИН (ХЛВС) и дори сред други имунокомпрометирани лица.

ПАТОГЕНЕЗА НА МИКОБАКТЕРИЕВА ТУБЕРКУЛОЗА ИНФЕКЦИЯ

М. туберкулоза е въздушно-капков патоген и по този начин основният път на предаване или придобиване на болестта е през горните дихателни пътища/дихателните пътища (Фигура 1). Инфекция с туберкулозния бацил, М. туберкулоза, обикновено започва след вдишване на микроскопични частици (известни като туберкулозни бацили) в аерозоли или капчици, които произхождат от активна белодробна туберкулоза. Инкубационният период на заболяването след заразяване обикновено е 4-12 седмици. Излагане на М. туберкулоза може да доведе до инфекция, но повечето инфекции не водят до туберкулоза в зависимост от имунното състояние на засегнатия индивид или популация. Хората с активно заболяване на белодробната туберкулоза изхвърлят множество инфекциозни микроскопични туберкулозни бацили в атмосферата, когато кихат, кашлят, отхрачват/плюят или говорят. Тъй като инфекциозната доза на туберкулозата е много ниска (около 5-10 бактерии), вдишването на най-малко 10 бактериални частици в аерозоли, капчици или прахови частици може да причини или инициира инфекция.

Фигура 1: Човешката дихателна система, показваща входния портал и възможните места на М. туберкулоза инфекция в тялото. Снимка с любезното съдействие: https://pie1million.weebly.com/respiratory-system.html

Съседните лимфни възли също са инфектирани от патогенната бактерия и около тези места също се образува малка възпалителна лезия. Вътре в белите дробове алвеоларните макрофаги обграждат патогенната бактерия чрез процеса на фагоцитоза и това води до реакция на свръхчувствителност, която образува туберкули (малки и твърди възли, характерни за туберкулозата). Това е известно като първична инфекцияи в този сценарий имунната система на гостоприемника е в състояние да ограничи и задържи туберкулозния бацил в белодробната система – по този начин предотвратява разпространението му и да доведе до болестно състояние. На този етап туберкулозната инфекция е ограничена и образуваните лезии се самолекуват, въпреки че всички туберкулозни бацили може да не бъдат унищожени. Хората с отслабена имунна система изпитват активна белодробна инфекция и това води до унищожаване на белите дробове и разпространение на патогена в други части на тялото, което води до смърт. Въпреки това, повечето случаи на първични туберкулозни инфекции обикновено се обработват добре от имунната система на гостоприемника и микобактерии продължава да се размножава вътреклетъчно (но под наблюдението на макрофагите) без значително увреждане на клетките гостоприемник.

В вторична инфекция (което може да бъде активна белодробна или извънбелодробна инфекция), М. туберкулоза в белите дробове се активира отново след няколко месеца или години поради недохранване, нарушен имунитет или лошо здравословно състояние на индивида. Вторичната (след първична) инфекция може да възникне и когато първичните инфекции не се лекуват ефективно и това обикновено се наблюдава при около 10% от първичните случаи на туберкулоза. Туберкулозните бацили, които са оцелели след първичните лезии или инфекциозни процеси, са основно отговорни за предизвикването на следпървични (реактивиращи) видове туберкулоза. По-нататъшният ход на туберкулозата (т.е. от първична към вторична инфекция) зависи от резултата от срещата между специфичния клетъчно-медииран имунитет (CMI) на гостоприемника и самите туберкулозни бацили. CMI обикновено е защитна и доживотна при някои инфектирани с туберкулоза лица. Но в някои други случаи туберкулозните бацили или частици се изместват от тяхното задържане от механизмите на CMI в дихателните пътища на гостоприемника по-късно през живота им и това се случва, когато има значително намаляване на Т-клетъчния имунен отговор на индивида. На този етап патогенът се размножава спорадично в тялото на гостоприемника, започва да се разпространява в жизненоважно тяло и симптомите на туберкулозата започват да се появяват или да се появяват.

Клиничните признаци и симптоми на туберкулоза (т.е. при вторична инфекция), които се появяват само при белодробна туберкулоза или извънбелодробна туберкулоза (т.е., когато заболяването стане активно) и могат да наподобяват други белодробни/респираторни заболявания, включват загуба на апетит, болка в гърдите, продължителна и продуктивна кашлица с кръв, треска, необяснима загуба на тегло, лош растеж при деца и умора. Разпространените форми на туберкулоза, които произлизат от вторична инфекция, включват (1) военна туберкулоза (които засягат далака, лимфните жлези и черния дроб поради разпространение на патогена чрез кръвта), (2) туберкулозен менингит (които засягат мозъка и менингите), (3) бъбречна и урогенитална туберкулоза (които засягат GIT и бъбреците) и (4) костен и ставна туберкулоза (които засягат гръбначния мозък или прешлените).

РАЗЛИКА МЕЖДУ ТБ ИНФЕКЦИЯТА И ЗАБОЛЯВАНЕТО ОТ ТБ

Трябва да се отбележи, че инфекция с М. туберкулоза не означава непременно, че някой има туберкулоза. Излагането на аерозоли, прахови частици и респираторни капчици (например храчки, кихане и кашлица от инфекциозен туберкулозен пациент), съдържащи достатъчно количество или доза от туберкулозни бацили, е първата основа за придобиване на М. туберкулоза. Дали експозицията, довела до инфекция, впоследствие ще доведе до туберкулоза, зависи от толкова много фактори, включително: щама на заразяващия патоген, състоянието на имунитета на гостоприемника и здравословното състояние на гостоприемника, наред с други. Инфекцията с туберкулоза и болестта на туберкулозата са две доста различни явления. Докато първото (т.е. туберкулозна инфекция) не проявява клиничен симптом, не е инфекциозен, има нормални резултати от рентгенография на гръдния кош и показва отрицателна намазка от храчки и резултати от културния тест, последното (т.е. туберкулозна болест) се проявява с клинични симптоми (кашлица, треска и загуба на тегло), инфекциозен е, рентгеновата снимка на гръдния кош разкрива лезии, а резултатите от намазката на храчките и културата са положителни. И в двата случая на туберкулозна инфекция и туберкулоза заболяване, бактерията М. туберкулоза винаги присъства и резултатите от кожни (туберкулинови) тестове винаги са положителни при тези индивиди. Въпреки това, хората с туберкулозна инфекция не са инфекциозни (т.е. не могат да разпространят инфекцията на други хора), но хората с туберкулозно заболяване могат лесно да предадат причинителя (т.е. М. туберкулоза) на туберкулоза при чувствителни неинфектирани индивиди в човешката популация. Хората с туберкулозна инфекция имат М. туберкулоза в тялото им, но имунната система на тези индивиди е разработила механизъм на имунната система, който съдържа патогена и го държи под контрол. Туберкулозата остава латентна през целия живот при повечето хора, които са заразени с М. туберкулоза но това не е така при човек с туберкулоза, защото такъв индивид има активна инфекция. Предаването на туберкулоза може да се случи само от хора с активно туберкулозно заболяване, а не от латентна или латентна туберкулоза. По този начин експозицията, латентната туберкулозна инфекция и туберкулозата често са трите (3) основни начина за клинично описание на етапите на туберкулозата.

ЛАБОРАТОРНА ДИАГНОСТИКА НА М. ТУБЕРКУЛОЗА ИНФЕКЦИЯ

Основната проба за лабораторна диагностика на потенциално туберкулозно заболяване е храчката, която се събира в херметичен контейнер с проби с винтова капачка. Причината за използване на контейнер за проба с винтова капачка, устойчив на течове при събиране на храчки вместо обичайните затварящи се с щракване контейнери е да се сведе до минимум разпространението на болестта или патогена чрез аерозоли, които не се затварят, непропускащи проба контейнерите могат да се инициират. Кръв, ларингеален тампон, бронхоскопски проби, плеврални и перитонеални течности, стомашна промивка и CSF също могат да бъдат взети от заразени пациенти и анализирани за други видове туберкулоза. Култивирането и микроскопските техники обикновено са двата основни метода, използвани за откриване на М. туберкулоза от храчки. Кожен тест Манту (туберкулин), комплекти за тестване на ДНК сонда за туберкулоза, PCR и рентгенова снимка на гръдния кош са други диагностични инструменти или мерки, използвани за клиничната диагноза на заболяването. Въпреки това, изолирането на киселинноустойчивата бактерия в културата и положителната техника на микроскопско оцветяване често са двата най-надеждни метода за откриване на патогена.

все пак М. туберкулоза е Грам-положителна бактерия, техниката за оцветяване по Грам не оцветява лесно патогена поради много високото съдържание на липид (т.е. миколова киселина) в клетъчната му стена. Ziehl Neelsen, Kinyoun и флуоресцентните петна са основните петна или техники за оцветяване, използвани в лабораторията за идентифициране на М. туберкулоза и другите сродни видове от рода микобактерии. Селективната изолация на М. туберкулоза от храчки и други клинични проби е възможно поради високото съдържание на мастни киселини в клетъчната му стена. Трябва да се открият намазки от храчки М. туберкулозаи когато се оцветява с техника на оцветяване по Ziehl Neelsen, бактерията се оцветява в червено (както е показано на Фигура 2) поради съдържанието на миколова (мастна) киселина в клетъчната стена на организма. Оцветяването с флуорохромни петна (например родамин и аурамин) демонстрира или показва жълто-оранжева флуоресценция под микроскоп. Сканиращата електронна микрофотография на М. туберкулоза е показано в Фигура 3.

Фигура 2. Микроскопски слайд на микобактерии туберкулоза Оцветяване на Ziehl Neelsen с помощта на карбол-фуксин. Туберкулозната бактерия е показана в червено. В техниката на оцветяване на Ziehl Neelsen се използва смес от карбол фуксин (основно багрило) и фенол. Петното се вкарва директно в клетъчната стена на туберкулозните бацили чрез бавното нагряване на намазката върху предметното стъкло на микроскопа. Слайдовете обикновено се нагряват до точка на пара за около 2-3 минути. Фенолът подобрява проникването на багрилото карбол фуксин в клетъчната стена на миколовата киселина на М. туберкулозаи киселинно-устойчив бацил (AFB). Предметът се измива в дестилирана вода и се обезцветява с киселинен алкохол и се измива отново и накрая се оцветява с контра петно, известно като метиленово синьо. Не-AFB бактериите поемат цвета на контра петното, докато М. туберкулоза когато присъства, изглежда червено под микроскоп. Снимка с любезното съдействие: https://www.microbiologyclass.com Фигура 3. Сканираща електронна микрофотография на М. туберкулоза бактерии. Снимка с любезното съдействие: https://www.microbiologyclass.com

Култивиране на проба от храчки за откриване на М. туберкулоза обикновено се извършва в референтни туберкулозни лаборатории поради инфекциозния характер на туберкулозните проби. Културата на проби от туберкулоза се извършва с помощта на селективна културална среда като културална среда Löwenstein-Jensen (Middlebrook) (Фигура 4). М. туберкулоза трябва да се култивират за целите на идентифициране и тестване за антимикробна чувствителност. Селективна културална среда като средата на Löwenstein-Jensen (Фигура 4) се използва за изолиране на бактерията. Тъй като туберкулозните бактерии се развиват бавно, културалната среда обикновено се инкубира седмици и при температурен диапазон 35-37 o C. В обобщение, диагнозата на туберкулоза изисква микроскопско откриване на киселинно-устойчиви бацили (AFB) в храчките на заразените пациенти чрез оцветяване по Ziehl-Neelsen или други надеждни техники за оцветяване, както е посочено по-горе. Then this must be followed by culturing in a selective media for the isolation and identification of the pathogen and consequently to determine their susceptibility profiles.

Figure 4: Колонии от M. tuberculosis bacteria growing on Löwenstein-Jensen (Middlebrook) culture medium. Löwenstein-Jensen agar is an egg-substrate medium and M. tuberculosis bacteria produces rough, yellowish cauliflower-like colonies on the medium after several weeks of incubation. Photo courtesy: https://www.microbiologyclass.com

IMMUNITY TO MYCOBACTERIUM TUBERCULOSIS INFECTION

If the tubercle bacilli do not kill its human host, there is a great tendency of the individual to develop a certain level of defense against the pathogen. Innate immunity against M. tuberculosis infection is very high in humans but this form of protection varies and depends on the genetic makeup of the individual. The host’s immune system mechanisms help to localize the Mycobacteria, and thus impede their growth and spread in the body. First exposure to M. tuberculosis also develops some appreciable levels of protection in the host’s body due to CMI. CMIactually develops when competent T cells recognize tubercle antigen complexes on the surface of macrophages containing М. туберкулоза.

Both cells of the CMI (i.e., CD8+ and CD4+) are involved in protecting the individual from tubercle bacilli infection, but acquired immunity in TB infection is incomplete or shortened. Damage to the lung of individuals infected with M. tuberculosis could be prevented if alveolar macrophages respond and appear early enough in the infection process. These alveolar macrophages join to form cells that combine with the CMI to produce a granulomatous reaction that walls off the growing tubercle lesion. Tubercle bacilli only survive in this lesion during the period of dormancy (i.e., primary infection), and may become reactivated when the host’s CMI is diminished following other health problems such as HIV or immunosuppressive drugs which repress the immune system of the individual. Humoural immunity does not eliminate a TB infection, rather it is the CMI that confers defense and eventually leads to recovery and protection of the affected host from a possible re-infection with a new strain of M. tuberculosis в бъдеще.

TREATMENT OF MYCOBACTERIUM TUBERCULOSIS INFECTION

The successful treatment of TB disease is usually undertaken using multiple drugs to which the tubercle bacilli are susceptible to, and this is important due to the possibility of the mycobacteriain developing resistance to a single anti-tuberculosis drug. Thus, single drug regimens are often ruled out when considering therapy for a TB disease patient. Isoniazid (INH) and rifampin are the two drugs of choice used as first-line TB drugs for the treatment and management of a TB disease. Other first-line TB drugs are ethambutol, pyrazinamide and streptomycin (an injectable TB drug). В second-line TB drugs include kanamycin (injectable), ofloxacin, capreomycin (injectable), amikacin (injectable), ethionamide, ciprofloxacin and cycloserine. Initial TB therapy is usually started with about three to four TB drugs that include the 2 first-line drugs (e.g., INH and rifampin) especially when susceptibility studies are still underway. But when susceptibility results become available, a two-drug therapy is given to the patient except in cases when resistance is anticipated, then the drugs can increase to three or four.

The course of drug therapy for TB disease usually spans a period of 9 months in which INH and rifampin are administered concomitantly on a daily basis for about 2 months. TB therapy normally takes a longer period to complete because the pathogen is a slow growing organism, and thus longer time is required to kill them. The use of two drugs in TB treatment helps to prevent the emergence of tubercle bacilli resistant to each of the drug. Second-line TB drugs are used and included in TB therapy when there is toxicity or resistance associated with any of the first-line drugs. Treatment with multiple anti-TB drugs helps to eradicate the tubercle bacilli and prevent the emergence of resistant strains or spread of the infection to non-TB individuals. In most cases, a direct observed therapy (DOT) in which the patients visit the health center or clinic to take their medication is usually used in TB treatment. DOT is anti-tuberculosis program where TB patients are regularly monitored to ensure that they take the full course of their medication so that resistance does not develop following irregular medication. DOT helps to protect the public health. But when patients fail to comply with their TB regimen, the infection becomes reactivated and the individual becomes infectious again.

Устойчивост на M. tuberculosis to TB drug treatment is now a global health problem, and it usually develops in places where anti-TB programmes are poorly funded. Patient’s non-compliance to their drugs and use of ineffective or counterfeit drugs also contribute to the development of resistance. Blind treatment which is usually resorted to in most instances before a proper susceptibility test result is obtained also adds up to the development of drug resistant M. tuberculosis. M. tuberculosis strains that are multidrug-resistant (MDR) and extensively drug-resistant (XDR) now exist and these resistant strains of Mycobacterium have added to the dilemma associated with the global containment and eradication of the TB disease. Multidrug-resistant TB (MDR-TB) са M. tuberculosis strains that are resistant to at least one of the two best first-line TB treatment drugs (e.g., isoniazid and rifampin) while extensively drug-resistant TB (XDR-TB) are M. tuberculosis strains that are resistant to the two best first-line TB treatment drugs (e.g., isoniazid and rifampin), plus any fluoroquinolone and at least one of the three injectable second-line TB drugs (e.g., amikacin, kanamycin, or capreomycin). Streptomycin is also an injectable second-line TB drug. In some parts of the world such as the United States of America and Europe, TB disease has been contained to some extent and cases of new incidence of the disease are rare. Thus, infectious rates of the disease in these regions are very low. However, TB disease still contributes to the global bacterial disease morbidity and mortality rate especially in the developing countries where cases of new incidence of the disease are still being reported.

PREVENTION AND CONTROL OF M. TUBERCULOSIS INFECTION

The prevention and control of TB is critical to the global public health. Individuals that present with a positive tuberculin skin test but no active TB are considered to have a dormant type of TB, thus such individuals should be placed under intensive TB therapy using INH so that the infection does not progress to a disease state at a later time. The development of novel anti-TB drugs, availability of proper diagnostic tools for prompt/early TB detection and adequate susceptibility tests are fundamental to the containment of this man-killer disease known as TB. People living in high risk regions should be vaccinated with the Bacilli Calmette-Guerin (BCG) vaccine. It should also be administered to infants and children so as to protect them from the infection. BCG is a live attenuated bovine vaccine derived from M. bovis and the name “BCG” was from the two French scientists (Calmette and Guerin) that developed the vaccine in the early 1920’s. Individuals who receive the BCG vaccine develop a positive mantoux skin test because the components of the vaccine induce a DTH in the recipients.

BCG vaccine is contraindicated in HIV-infected individuals, and the vaccine should not be used in such cases. The chain of transmitting M. tuberculosis can be broken by isolating active pulmonary TB disease patients from the general population and starting effective anti-tuberculous therapy on them. Travelers should avoid close contact with known TB patients. TB disease patients under treatment for TB should not travel until the treating physician has documented by laboratory examination of sputum and other diagnostic or culture protocol, that they are not infectious and are therefore of no risk to others in terms of passing on the tubercle bacilli to susceptible individuals they might be coming in contact with. Potentially contaminated air is treated with UV rays to avoid contamination.

OTHER SPECIES OF MYCOBACTERIUM

  • Mycobacterium leprae is the causative agent of leprosy.
  • Mycobacterium africanum is found in humans and monkeys.
  • Mycobacterium kansasii is found in water and cattle.
  • Mycobacteriumulceransis found in humans and in the environment.
  • Mycobacteriumaviumcomplexis found in birds, fowl, soil, water, cattle, swine, and in the environment.
  • Mycobacteriumbovisis found in cattle and humans.
  • Mycobacteriumgenavenseis found in pet birds.
  • Mycobacteriummalmoenseis found in the environment.
  • Mycobacteriummarinumis found in fish and water.
  • Mycobacteriumsimiaeis found in monkeys and water.
  • Mycobacteriumxenopiis found in water and birds.
  • Mycobacteriumgastriis found in gastric washings.
  • Mycobacteriumfortuitumis found in soil, water, marine life and animals.
  • Mycobacteriumchelonaeis found in soil, water, marine life and animals.
  • Mycobacteriumfallaxis found in soil and water.
  • Mycobacteriumgordonaeis found in water.
  • Mycobacteriumflavescensis found in soil and water.

Further reading

Brooks G.F., Butel J.S and Morse S.A (2004). Medical Microbiology, 23 rd edition. McGraw Hill Publishers. САЩ.

Gilligan P.H, Shapiro D.S and Miller M.B (2014). Cases in Medical Microbiology and Infectious Diseases. Third edition. American Society of Microbiology Press, USA.

Madigan M.T., Martinko J.M., Dunlap P.V and Clark D.P (2009). Brock Biology of Microorganisms, 12 th edition. Pearson Benjamin Cummings Inc, USA.

Mahon C. R, Lehman D.C and Manuselis G (2011). Textbook of Diagnostic Microbiology. Fourth edition. Saunders Publishers, USA.

Patrick R. Murray, Ellen Jo Baron, James H. Jorgensen, Marie Louise Landry, Michael A. Pfaller (2007). Manual of Clinical Microbiology, 9th ed.: American Society for Microbiology.

Wilson B. A, Salyers A.A, Whitt D.D and Winkler M.E (2011). Bacterial Pathogenesis: A molecular Approach. Third edition. American Society of Microbiology Press, USA.

Woods GL and Washington JA (1995). The Clinician and the Microbiology Laboratory. Mandell GL, Bennett JE, Dolin R (eds): Principles and Practice of Infectious Diseases. 4th ed. Churchill Livingstone, New York.


Гледай видеото: Строение цветка. ЕГЭ Биология. Даниил Дарвин (Август 2022).