أسباب السل

تضم فصيلة المتفطرات من رتبة الأكتينوميسيتال جنسًا واحدًا هو المتفطرة. في عام ١٩٧٥، ضم هذا الجنس حوالي ٣٠ نوعًا، وبحلول عام ٢٠٠٠، اقترب هذا العدد من المئة. تُصنف معظم أنواع المتفطرات ككائنات دقيقة متعفنة، منتشرة في البيئة.

مجموعة الطفيليات الإلزامية ضئيلة، لكن أهميتها العملية كبيرة، وتحددها الأنواع المسببة لمرض السل لدى البشر والحيوانات. ويُعتقد أن أسلاف المتفطرات المسببة للأمراض البشرية كانت متفطرات التربة القديمة.

[ 1 ]، [ 2 ]، [ 3 ]، [ 4 ]

تصنيف البكتيريا الفطرية

تنقسم جميع أنواع البكتيريا إلى مسببة للأمراض لدى البشر وانتهازية.

في علم الأحياء الدقيقة السريري، يتم استخدام عدة طرق لتصنيف البكتيريا الفطرية:

• من خلال سرعة ودرجة الحرارة المثالية للنمو، والقدرة على تكوين الصبغة؛
• للمجمعات ذات الأهمية السريرية.

تُدمج أنواع المتفطرات المسببة للسل في مجموعة المتفطرات السلية، والتي تشمل المتفطرات السلية، والمتفطرات البقرية، والمتفطرات البقرية BCG، والمتفطرات الأفريقية، والمتفطرات ميكروتي، والمتفطرات كانيتي. ومؤخرًا، أُضيفت إليها المتفطرات بينيبييدي والمتفطرات ساراي، وهما قريبتان من حيث السل من حيث النشوء والتطور من المتفطرات ميكروتي والمتفطرات البقرية.

تُصنف المتفطرات المتبقية المسببة لمختلف أنواع المتفطرات على أنها متفطرات غير سلية. وتتميز المركبات التالية عن هذه المجموعة: المتفطرات الطيرية (M. avium)، التي تتكون من المتفطرات الطيرية، والمتفطرات داخل الخلايا، والمتفطرات الخنازيرية؛ والمتفطرات فورتيتوم (M.fortuitum) التي تشمل النوعين الفرعيين متفطرات فورتيتوم ومتفطرات تشيلوناي؛ والمتفطرات تيراي (M. terrae)، والمتفطرات تريفيالي، والمتفطرات نونكروموجينكوم. أهم المجموعات هي المتفطرات الجذامية (M. leprae)، وممرضات الآفات التقرحية (Buruli) المتفطرات القرحة.

يجمع هذا التصنيف أنواعًا من المتفطرات ذات الأهمية السريرية نفسها، مع عدم الحاجة إلى تمييز دقيق بينها. تُستخدم الأساليب البيولوجية والكيميائية الحيوية والجزيئية لتحديد الأنواع داخل المجموعات والمجمعات.

تم تطوير تصنيف البكتيريا الفطرية غير السلية على أساس الاختلافات الثقافية من قبل رونيون في عام 1959. ووفقًا لذلك، يتم التمييز بين 4 مجموعات من البكتيريا الفطرية.

المجموعة الأولى - البكتيريا الفطرية الضوئية اللونية

تشمل هذه المجموعة بكتيريا عديمة الصبغة عند زراعتها في الظلام، ولكنها تكتسب صبغة صفراء زاهية أو برتقالية مائلة للأصفر عند تعرضها للضوء. من السلالات المسببة للأمراض المحتملة التي تنتمي إلى هذه المجموعة: M. asiaticum، M. kansasii، M. marinum، M. simiae. من بين بكتيريا هذه المجموعة، هناك نوعان سريع النمو (M. marinum) وبطيء النمو (M. asiaticum، M. kansasii). تتراوح درجة الحرارة المثلى لنمو M. simiae بين 25 ^{درجة مئوية، و32-33درجة} مئوية لـ M. marinum، و37 ^درجة مئوية لـ M. asiaticum.

النوع الأكثر أهمية سريريًا في بلدنا هو M. kansasii، الموجود في المسطحات المائية. تُسبب سلالة M. kansasii (M. luciflavum) أمراضًا للإنسان. تنمو في بيئة بيضية على شكل مستعمرات خشنة أو ناعمة، بدرجة حرارة مثالية تبلغ 37 ^درجة مئوية. من الناحية الشكلية، تتميز البكتيريا بطولها المعتدل. وُصف نوعان من M. kansasii حتى الآن: البرتقالي والأبيض. عند إدخالها إلى خنازير غينيا، تُسبب M. kansasii ارتشاحًا وضغطًا على العقد اللمفاوية الإقليمية.

المجموعة الثانية - البكتيريا الفطرية المسببة للظلام (من الكلمة اليونانية scotos - الظلام)

تشمل هذه المجموعة المتفطرات التي تُكوّن الصبغة في الظلام. يتراوح معدل نموها بين 30 و60 يومًا. وتشمل أيضًا المتفطرات المائية (M. gordonae) والمتفطرات السكرية.

يُعتبر المتفطرة السكرية من الأنواع المُحتملة المسببة للأمراض. تنمو بكتيريا هذا النوع على وسط البيض كمستعمرات برتقالية اللون، إما ناعمة أو خشنة. من الناحية الشكلية، تتخذ المتفطرات شكلًا عصويًا، قصيرًا أو طويلًا. تنمو في درجة حرارة تتراوح بين 25 و37 ^درجة مئوية. عند الأطفال، تُسبب تلفًا في الغدد الليمفاوية والرئتين.

تُصنف بكتيريا الميكوبكتيريا المائية (M. gordonae) ضمن البكتيريا المتفطرة المترممة ذات اللون الأخضر الداكن. تنمو هذه البكتيريا في وسط بيضاوي على شكل مستعمرات برتقالية اللون عند درجة حرارة تتراوح بين 25 و37 درجة مئوية. شكليًا، تتخذ هذه البكتيريا شكلًا عصويًا وطولًا متوسطًا (أكثر من 5 ميكرومتر). وتوجد في المسطحات المائية.

المجموعة الثالثة - البكتيريا الفطرية غير الضوئية اللونية

تشمل هذه المجموعة بكتيريا عديمة الصبغة، أو ذات لون أصفر باهت لا يزداد وضوحًا في الضوء. تنمو هذه البكتيريا لمدة تتراوح بين أسبوعين وثلاثة أسابيع، أو من خمسة إلى ستة أسابيع. وتشمل: المتفطرات الطيرية، والمتفطرات داخل الخلايا، والمتفطرات زينوبي، والمتفطرات تيرا، والمتفطرات غاستري، والمتفطرات هاتي، والمتفطرات برويينس.

تنمو المتفطرات الطيرية (M. avium) في وسط لوينشتاين-جينسن كمستعمرات مصبوغة أو ضعيفة الصباغ عند ^درجتي حرارة 37 و45 ^درجة مئوية. شكليًا، تتخذ شكل قضبان متوسطة الطول. يمكن أن تكون مسببة للأمراض للبشر وعدد من الحيوانات المختبرية والمنزلية (مثل الخنازير). توجد في الماء والتربة.

عُزلت فطريات M. xenopi من ضفدع. تنمو المستعمرات الصغيرة كمستعمرات غير مصبوغة. لاحقًا، تظهر صبغة صفراء. شكليًا، تكون هذه الفطريات قضبانًا خيطية طويلة. تنمو عند درجة حرارة تتراوح بين 40 و45 ^درجة مئوية. وهي مسببة للأمراض البشرية بشكل مشروط.

عُزلت فطريات M. terrae لأول مرة من الفجل. تنمو هذه الفطريات في وسط لوينشتاين-جنسن كمستعمرات خالية من الصبغات. درجة الحرارة المثلى لنموها هي 37 ^درجة مئوية. شكليًا، تتكون من أعواد متوسطة الطول، تُعرف باسم نباتات رمية.

المجموعة الرابعة - البكتيريا الفطرية سريعة النمو

تتميز المتفطرات التي تنتمي إلى هذه المجموعة بسرعة نموها (تصل إلى 7-10 أيام). تنمو على شكل مستعمرات مصبوغة أو غير مصبوغة، وغالبًا ما تكون على شكل R. يستمر نموها الجيد لمدة 2-5 أيام عند درجة حرارة 25 درجة ^مئوية. تشمل هذه المجموعة المتفطرات المسببة للأمراض المحتملة M.fortuitum، بالإضافة إلى المتفطرات المتعفنة، مثل M. phlei وM. smegmatis، وغيرها. تنمو M. fortuitum بوضوح على وسط البيض في اليوم الثاني إلى الرابع على شكل وردة. من الناحية الشكلية، تتميز المتفطرات بقضبان قصيرة. في وسط لوينشتاين-جينسن، يمكنها امتصاص اللون الأخضر المالاكيتي وتتحول إلى اللون الأخضر. وهي منتشرة على نطاق واسع في الطبيعة.

أثبت تصنيف رونيون فعاليته الكبيرة في تحديد أكثر أنواع المتفطرات شيوعًا. إلا أن اكتشاف أنواع جديدة وظهور عدد متزايد من الأشكال الوسيطة للمتفطرات يُصعّب تسجيلها ضمن مجموعة أو أخرى من مجموعات رونيون.

السلّ سلالةٌ تطوريةٌ حديثة. في الآونة الأخيرة، برز اتجاهٌ لتقسيم السلّ إلى مجموعاتٍ أو عائلات. أهمّ السلالات هي تلك التي تنتمي إلى عائلة بكين، والتي تتميز بسلوكها الاستنساخي وقدرتها على التسبب في فاشياتٍ مجهريةٍ من السلّ.

مورفولوجيا البكتيريا الفطرية

المتفطرات هي خلايا رفيعة على شكل قضيب تتميز بخاصية مميزة تتمثل في ثباتها للأحماض والكحول (في إحدى مراحل النمو)، وهي هوائية. عند صبغها وفقًا لصبغة غرام، تكون إيجابية الغرام بشكل ضعيف. المتفطرات ثابتة، ولا تُشكل أبواغًا. لا توجد أبواغ أو كبسولات. تنمو على بيئات مغذية كثيفة ببطء أو ببطء شديد: في درجة الحرارة المثلى، تظهر المستعمرات المرئية بعد 2-60 يومًا. تكون المستعمرات وردية أو برتقالية أو صفراء، خاصةً عند نموها في الضوء. لا ينتشر الصبغ. عادةً ما يكون سطح المستعمرات غير لامع (النوع S) أو خشنًا (النوع R). غالبًا ما تنمو المتفطرات على شكل مستعمرات مخاطية أو مجعدة. على البيئات السائلة، تنمو المتفطرات على السطح. يزداد سمك الفيلم الجاف الرقيق بمرور الوقت، ويصبح متجعدًا ومتعرجًا ويكتسب لونًا مصفرًا. يظل المرق شفافًا ويمكن تحقيق نمو منتشر في وجود المنظفات. في المستعمرات الصغيرة لمرض السل (أي في المراحل المبكرة)، تتشكل هياكل تشبه الحبال - وهي سمة مرتبطة بعامل الحبل.

عند صبغها بالكاربول فوكسين، تظهر بكتيريا السل على شكل قضبان رفيعة منحنية قليلاً ذات لون أحمر توت، تحتوي على عدد متفاوت من الحبيبات.

يتراوح طول المتفطرات بين 1 و10 ميكرومتر تقريبًا، ويتراوح عرضها بين 0.2 و0.7 ميكرومتر. قد توجد أحيانًا أشكال منحنية أو ملتوية. تبرز الكائنات الدقيقة، منفردة أو في أزواج أو مجموعات، بوضوح على الخلفية الزرقاء لمكونات المستحضر الأخرى. غالبًا ما تُرتب الخلايا البكتيرية على شكل الرقم الروماني "V".

يمكن أن يكشف المستحضر أيضًا عن أشكال متغيرة مقاومة لحمض الكوكويدي من العامل الممرض، وهي هياكل كروية مستديرة أو شبيهة بالفطريات. في هذه الحالة، يجب تأكيد النتيجة الإيجابية بطرق إضافية.

بنية جدار الخلية في البكتيريا الفطرية

يعد جدار الخلية في البكتيريا الفطرية الأكثر تعقيدًا مقارنة بغيرها من بدائيات النوى.

بينما تحتوي البكتيريا سالبة الجرام على غشائين، يتكون جدار الخلية الفطري من عدة طبقات، بعضها يحتوي على سكريات ويتميز بتركيبة ثابتة نسبيًا. تتميز الطبقات الخارجية بتركيب كيميائي متغير، وتمثلها بشكل رئيسي الدهون، ومعظمها أحماض مايكوليك ومشتقاتها. وكقاعدة عامة، لا يمكن رؤية هذه الطبقات تحت المجهر الإلكتروني. يتكون الهيكل الأساسي لجدار الخلية من جليكانات ببتيدية متشابكة - وهي طبقة كثيفة الإلكترونات. تُكرر طبقة الأرابينوغالاكتان طبقة جليكانات الببتيد، مُشكلةً ستروما عديد السكاريد لجدار الخلية. تحتوي هذه الطبقة على نقاط اتصال مع طبقة جليكانات الببتيد، وهياكل لالتصاق أحماض مايكوليك ومشتقاتها.

توجد أحماض المايكوليك على شكل سلفوليبيدات حرة وعامل حبلي، ويرتبط وجودها على سطح الخلية بالتكوين المميز لمستعمرات المتفطرة السلية على شكل أسواط. إن تميز أحماض المايكوليك ودورها الرئيسي في التنظيم الهيكلي والفيسيولوجيا للبكتيريا المتفطرة يجعلها هدفًا ممتازًا للعلاج المسبب للمرض.

تُسمى طبقة الجليكوليبيد "الميكوسيدات"، وتُقارن أحيانًا بالكبسولة الدقيقة. تُشبه الميكوسيدات هيكليًا ووظيفيًا عديدات السكاريد الدهنية الموجودة في الغشاء الخارجي للبكتيريا سالبة الجرام، إلا أنها تفتقر إلى عدوانيتها؛ ومع ذلك، فهي سامة، وتُسبب (مثل عامل الحبل والسلفوليبيدات) تكوين الحبيبات.

يتم اختراق غشاء الخلية وطبقات جدار الخلية بواسطة قنوات أو مسام، ومن بينها يمكننا التمييز بين المسام السلبية ذات العمر القصير، والتي توفر انتشارًا متحكمًا للمواد، والقنوات ذات العمر الأطول، والتي توفر نقلًا يعتمد على الطاقة للمواد.

مُكوِّن آخر من مكونات جدار الخلية الفطرية هو الليبوأرابينومانان. يلتصق هذا المركب بالغشاء البلازمي، ويخترق جدار الخلية ويخرج إلى سطحه. في هذا الصدد، يُشبه أحماض الليبوتيكويك في البكتيريا موجبة الجرام أو مُستضد الليبوبولي ساكاريد O في البكتيريا سالبة الجرام. تُثبِّط الأجزاء الطرفية من الليبوأرابينومانان، وخاصةً جذور المانوز، نشاط الخلايا الليمفاوية التائية والكريات البيضاء في الدم المحيطي، بشكلٍ غير مُحدَّد. وهذا يُؤدي إلى اضطراب الاستجابة المناعية للبكتيريا الفطرية.

تنوع وأشكال وجود البكتيريا الفطرية

لاستمرار البكتيريا أهمية خاصة في الإمراضية. أظهرت التجارب المعملية التي أُجريت في المختبر وفي الجسم الحي أن الأدوية القاتلة للبكتيريا، أيزونيازيد وبيرازيناميد، تقضي على المتفطرات فقط في مرحلة التكاثر. إذا كانت المتفطرات في مرحلة النشاط الأيضي المنخفض (أي أن نموها شبه معطل تمامًا ويمكن وصفها بأنها "خاملة")، فإن الأدوية القاتلة للبكتيريا لا تؤثر عليها. تُسمى هذه الحالة عادةً "خاملة"، وتُسمى الكائنات الدقيقة "ثابتة". لا تستجيب الكائنات الحية الدقيقة "ثابتة" للأدوية الكيميائية، أي أنها تتصرف ككائنات دقيقة مقاومة. في الواقع، يمكنها الاحتفاظ بحساسيتها للأدوية.

تُعدّ أدوية العلاج الكيميائي، بالإضافة إلى عوامل الجهاز المناعي للمضيف، من المحفزات القوية لانتقال خلايا المتفطرات إلى حالة الخمول. تستطيع المتفطرات البقاء في الآفات لأشهر أو حتى سنوات. وخلال هذه الفترة، يمكن أن تتحول المتفطرات إلى أشكال L. في هذا الشكل، تُظهر المتفطرات نشاطًا أيضيًا منخفضًا للغاية، يهدف في المقام الأول إلى زيادة سمك جدار الخلية والمصفوفة خارج الخلية، مما يمنع الانتشار البسيط للمواد. بالإضافة إلى ذلك، تُراكم المتفطرات المادة الوراثية، مما يزيد من احتمالية إعادة تكوين خلية تعمل بشكل طبيعي عند توفر الظروف المناسبة. يصعب اكتشاف أشكال L بالطرق الميكروبيولوجية القياسية.

إذا استعادت المتفطرات الخاملة نشاطها الأيضي وبدأت بالتكاثر أثناء العلاج الكيميائي، فإنها تموت بسرعة. وإذا اكتمل العلاج الكيميائي، تستمر هذه المتفطرات "المُنعشة" في التكاثر وتُسبب انتكاسة المرض. وهذا يُفسر مبرر دورات العلاج الكيميائي الطويلة واستخدام دورات وقائية قصيرة لاحقة، عادةً ما تكون موسمية، من العلاج الكيميائي الوقائي.

فسيولوجيا البكتيريا الفطرية

في عالم بدائيات النوى، تُعدّ المتفطرات رائدةً بلا منازع في مجال تخليق المركبات العضوية المعقدة. وتتمتع على الأرجح بأكثر عمليات الأيض مرونةً، مما يُتيح التنوع اللازم للبقاء في البيئة الخارجية وفي الكائنات الحية الدقيقة. وحتى الآن، وُصفت أكثر من 100 تفاعل إنزيمي، مما يُظهر الطبيعة المتشعبة والمعقدة لاستقلاب المتفطرات. ولتخليق المركبات النهائية أو توفير الوظائف الفسيولوجية اللازمة في المتفطرات، يمكن تنفيذ مسارات أيضية متوازية، وذلك اعتمادًا على توافر المادة الأساسية، والبيئة الكيميائية، وتوفر دورات تنفسية بالمكونات الضرورية (أيونات المعادن، والضغط الجزئي للأكسجين، وثاني أكسيد الكربون، إلخ).

الخصائص الكيميائية الحيوية للبكتيريا المتفطرة

[ 5 ]، [ 6 ]، [ 7 ]، [ 8 ]، [ 9 ]، [ 10 ]

استقلاب الدهون

تحدد الدهون الموجودة في جدار الخلية، والتي تشكل ما يصل إلى 60% من الكتلة الجافة للخلية، الخصائص الصبغية والفسيولوجية والبيئية غير القياسية للبكتيريا.

تنقسم الدهون النوعية للبكتيريا الفطرية الموصوفة حتى الآن إلى 7 مجموعات رئيسية وفقًا للخصائص البنيوية:

1. مشتقات الأحماض الدهنية من الكربوهيدرات (أساسا التريهالوز - عامل الحبل):
2. مانوسيدات فوسفاتيديل ميوإينوزيتول:
3. مشتقات الأحماض الدهنية من الببتيدات؛
4. جليكوسيدات N-أسيل ببتيد - ميكوسيدات C؛
5. إسترات الأحماض الدهنية للفثيوسيرولات؛
6. الميكوسيدات A، B. G؛
7. جليسرول مايكولات.

توجد الدهون من المجموعات 4-6 فقط في البكتيريا الفطرية.

ومن بين المواد الفريدة، تجدر الإشارة إلى أحماض السل والسل بالميتيك، والتي تعد من المواد الأولية للأحماض المايكوليك.

أحماض المايكوليك هي مجموعة من الأحماض الدهنية عالية الوزن الجزيئي، يصل طول سلسلتها إلى 84 ذرة كربون، ويحدد تركيب سلسلتها الرئيسية الموقعَ التنظيمي للكائن الدقيق وظروف نموه. يضمن انخفاض تفاعليتها مقاومة كيميائية عالية لجدار خلية المايكوبكتيريا. تُثبط المايكولات الانقسام الإنزيمي لجدار الخلية وتفاعلات الجذور الحرة.

يتم تصنيف عامل الحبل السري ضمن المجموعة الدهنية 1. وهو مرتبط بالسمية العالية للبكتيريا والضراوة.

تلعب الدهون السطحية النشطة، أو السلفوليبيدات، دورًا هامًا في التكيف داخل الخلايا للبكتيريا الفطرية. وتشكل مع عامل الحبل السري معقدات غشائية سامة للخلايا.

ليبوأرابينومانان هو خليط غير متجانس من الليبوبوليساكاريدات عالية الوزن الجزيئي: بوليمرات متفرعة من الأرابينوز والمانوز مع مشتقات ثنائي أسيل جلسرين من الأحماض البالمتيك والسل.

الميكوسيدات C هي جليكوليبيدات ببتيدية تُشكل الغشاء الخارجي للميكوبكتيريا، ويمكن رؤيتها تحت المجهر الإلكتروني كمنطقة شفافة على محيط الخلايا. الميكوسيدات مركبات خاصة بنوع معين. وتعتمد خصائصها المستضدية على نوعها.

التركيب الكمي والنوعي للمركبات الدهنية في المتفطرات متغير ويعتمد على عمر الخلايا، وتركيب الوسط الغذائي، والخصائص الفيزيائية والكيميائية للبيئة. تبدأ الخلايا المتفطرة حديثة النشأة بتكوين جدار خلوي عن طريق تخليق عديدات السكاريد الدهنية ذات السلاسل الأليفاتية القصيرة نسبيًا. في هذه المرحلة، تكون هذه الخلايا ضعيفة جدًا وقابلة للاختراق من قبل الجهاز المناعي. مع نمو جدار الخلية وتكوين الدهون عالية الوزن الجزيئي، تكتسب المتفطرات مقاومة وضعفًا في تفاعلاتها مع الجهاز المناعي.

استقلاب الكربوهيدرات

المصدر الكربوني المفضل للبكتيريا هو الجلسرين.

أهم الكربوهيدرات هي الأرابينوز والمانوز والمالتوز، والتي تُشكل أكثر من نصف السكريات. بالإضافة إلى ذلك، تلعب التريهالوز والجلوكوز والفركتوز والجالاكتوز والرامنوز وبعض السكريات الأخرى دورًا في النشاط الحيوي للخلية. في هذه الحالة، يحدث التخليق عبر مسارات الهيدرولاز والألدولاز. يُستخدم مسار البيروفات لتخليق الجليكوجين. ويشارك الأرابينوز والمانوز في تكوين مركبات هيكلية مهمة. ويُستخدم مسار فوسفات البنتوز لأكسدة الجلوكوز للحصول على الطاقة، والتي تُوفرها إنزيمات المالات والإيزوسيترات والسكسينات ديهيدروجينيز، مما يُعطي مرونة للجهاز التنفسي.

يُعد مسار الجليوكسيلات، الذي تستخدمه المتفطرات لدمج الأحماض الدهنية الحرة التي تتراكم أثناء نموها في دورة حمض ثلاثي الكربوكسيل، مسارًا فريدًا. وقد جذبت هذه الدورة انتباه الباحثين كآلية محتملة للتأثير الكيميائي للمتفطرات خلال فترة الثبات.

استقلاب النيتروجين والأحماض الأمينية

يمكن استخدام معدل استخدام النترات والنتريت والهيدروكسيل أمينات بواسطة المتفطرات لتحديد أنواعها. تُفضل المتفطرات الأسباراجين كمصدر للنيتروجين. يعتمد تخليق الأحماض الأمينية على الطاقة، ويتم ذلك من خلال مجموعة من الإنزيمات التي تسمح باستخدام مركبات أحماض أمينية أخرى، مثل الغلوتامات.

نشاط اختزال النتريت والنترات

تستطيع بكتيريا السل تكوين أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) عن طريق نقل الإلكترونات على طول سلسلة من الناقلات التي تنتهي بـ NO ₃ بدلاً من O _2. تُختزل هذه التفاعلات NO ₃ إلى NH ₃ بكميات ضرورية لتخليق الأحماض الأمينية والبيورين وقواعد البيريميدين. ويتحقق ذلك من خلال العمل المتسلسل لإنزيمات اختزال النترات والنتريت.

نشاط الكاتالاز والبيروكسيديز

يمنع إنزيم الكاتالاز تراكم بيروكسيد الهيدروجين، الذي يتكون أثناء الأكسدة الهوائية للفلافوبروتينات المختزلة. يعتمد نشاط الإنزيم على درجة حموضة الوسط ودرجة الحرارة. عند درجة حرارة 56 درجة مئوية، يكون الكاتالاز غير نشط. وتُجرى اختبارات لتحديد الانتماء إلى مجموعة البكتيريا المسببة للأمراض، بناءً على قابلية الكاتالاز للحرارة.

ومن المعروف أن 70% من سلالات المتفطرة السلية المقاومة للإيزونيازيد تفقد نشاطها في الكاتالاز والبيروكسيداز.

يتم تنفيذ نشاط البيروكسيديز والكاتالاز بواسطة نفس المركب الإنزيمي.

[ 11 ]، [ 12 ]، [ 13 ]، [ 14 ]، [ 15 ]

الفيتامينات والإنزيمات المساعدة

تحتوي المتفطرة السلية على فيتامينات ب (ريبوفلافين، بيريدوكسين، سيانوكوبالامين، ثيامين)، وفيتامينات ج و ك، وحمض بارا أمينوبنزويك، وحمض البانتوثينيك وحمض النيكوتين، والبيوتين وحمض الفوليك.

التمثيل الغذائي والتغذية والتنفس للبكتيريا

في الظروف الطبيعية والمواتية، تُعدّ بكتيريا السلّ كائنات هوائية ومتوسطة الحرارة، أي أنها تنمو في وجود الأكسجين وفي نطاق درجات حرارة يتراوح بين 30 و42 ^درجة مئوية، ويفضل أن تكون 37 ^درجة مئوية. أما في الظروف الخارجية غير المواتية و/أو نقص الأكسجين، فتظهر بكتيريا السلّ ككائنات دقيقة هوائية، بل وحتى لا هوائية. في هذه الحالة، يخضع أيضها لتغيرات كبيرة.

_{من حيث استهلاك الأكسجين وتطور أنظمة الأوكسيديز، تُشبه المتفطرات الفطريات الحقيقية.} يعمل فيتامين ك9 كحلقة وصل بين نازعة هيدروجين NADH والسيتوكروم ب في نظام النقل لجنس المتفطرات. يُشبه نظام السيتوكروم هذا نظام الميتوكوندريا. وهو حساس للدينيتروفينول، تمامًا كما هو الحال في الكائنات الحية العليا.

ليس نوع التنفس الموصوف المصدر الوحيد لتكوين ATP. فبالإضافة إلى الطرفية O ₋ ، تستطيع المتفطرات استخدام سلاسل تنفسية تنقل الإلكترونات وتنتهي بالنترات (NO ⁻₎. ويشكل دورة الجليوكسيلات المصدر الرئيسي للجهاز التنفسي للمتفطرات.

يتم تحفيز التنفس الخالي من الأكسجين (الداخلي)، والذي يحدث في الغلاف الجوي مع تركيز الأكسجين أقل من 1٪، بواسطة مركبات الأزيد، والتي تقلل من أكسدة البيروفات أو التريهالوز.

نمو وتكاثر البكتيريا الفطرية

تتكاثر المتفطرة السلية ببطء شديد: تتراوح فترة التضاعف بين 18 و24 ساعة (تنقسم البكتيريا الطبيعية كل 15 دقيقة). لذلك، يتطلب نمو المستعمرات النموذجية نموًا واضحًا لمدة تتراوح بين 4 و6 أسابيع على الأقل. ويُعزى أحد أسباب بطء تكاثر المتفطرات إلى نفورها الشديد من الماء، مما يُعقّد انتشار العناصر الغذائية. ومن المرجح أن يكون هذا مُحددًا وراثيًا ويرتبط بتركيب أكثر تعقيدًا للمتفطرات. فمن المعروف، على سبيل المثال، أن معظم البكتيريا تحتوي على نسخ متعددة من أوبيرون الحمض النووي الريبوزي الريبوسومي (rRNA). تحتوي المتفطرات بطيئة النمو (المتفطرة السلية والمتفطرة الجذامية) على نسخة واحدة من الأوبيرون، بينما تحتوي سريعة النمو (المتفطرة السمغماتية) على نسختين فقط.

عند زراعتها في وسط سائل، تنمو المتفطرات على السطح. يزداد سمك الغشاء الجاف الرقيق بمرور الوقت، ويصبح متعرجًا ومتجعدًا، ويكتسب لونًا مصفرًا، غالبًا ما يُقارن بلون العاج. يبقى المرق شفافًا، ولا يمكن تحقيق النمو المنتشر إلا بوجود منظفات، مثل توين-80. في المستعمرات الصغيرة (أي في المراحل المبكرة)، تتشكل بُنى تشبه الحزم - وهي سمة مرتبطة بعامل الحبل في المتفطرة السلية.

علم الوراثة للبكتيريا الفطرية

جنس المتفطرة السلية متنوع وراثيًا بشكل كبير. فعلى عكس العديد من المتفطرات المترممة وغير السلية، لا تحتوي المتفطرة السلية على شوائب خارج الكروموسومات (مثل البلازميدات). ويعتمد تنوع خصائص المتفطرة السلية على كروموسومها.

جينوم مركب المتفطرة السلية محافظ للغاية. يتشابه الحمض النووي لممثليه بنسبة 85-100%، بينما يتشابه الحمض النووي لأنواع أخرى من المتفطرات السلية بنسبة 4-26% فقط.

تمتلك البكتيريا المُمْرِضة جينومات كبيرة مقارنةً بغيرها من بدائيات النوى، تتراوح بين 3.1 و4.5x10 ^دالتون. ومع ذلك، فإن جينومات الأنواع المُمْرِضة أصغر من جينومات البكتيريا المُمْرِضة الأخرى (في المتفطرة السلية - 2.5x10 ^دالتون ). يمتلك العامل المُسبِّب التقليدي لمرض السل البشري، المتفطرة السلية، جينات أكثر من المتفطرة الأفريقية والمتفطرة البقرية، اللتين فقدتا بعض مادتهما الوراثية أثناء التطور.

في عام ١٩٩٨، نُشر تسلسل نوكليوتيدات كروموسوم سلالة H37Rv من المتفطرة السلية. يبلغ طوله ٤,٤١١,٥٢٩ زوجًا قاعديًا. كروموسوم المتفطرة السلية ذو بنية حلقية، ويحتوي على حوالي ٤,٠٠٠ جين تُشفّر البروتينات، بالإضافة إلى ٦٠ مُشفّرًا لمكونات الحمض النووي الريبوزي الوظيفية: أوبيرون الحمض النووي الريبوزي الريبوسومي الفريد، 10Sa RNA، الذي يُشارك في تحلل البروتينات باستخدام الحمض النووي الريبوزي المصفوفي غير النمطي. ٤٥ حمضًا نوويًا ناقلًا (tRNA)، وأكثر من ٩٠ بروتينًا دهنيًا.

يشغل أكثر من 20% من الجينوم جينات استقلاب الأحماض الدهنية في جدار الخلية، بما في ذلك أحماض المايكوليك، والببتيدات الحمضية الغنية بالجليسين (عائلتا PE وPPE)، المُرمَّزة بواسطة مناطق متعددة الأشكال من جينوم PGRS (التسلسل التكراري الغني بالجليسين متعدد الأشكال) وMPTR (التكرار الترادفي الرئيسي متعدد الأشكال) على التوالي (الحلقتان الخامسة والرابعة من خريطة الكروموسومات الجينومية). يضمن تنوع هذه المناطق اختلاف المستضدات والقدرة على تثبيط الاستجابة المناعية. يحتوي جينوم المتفطرة السلية على نطاق واسع على جينات تتحكم في عوامل الضراوة.

تُركّب المتفطرة السلية جميع المكونات اللازمة لعملية الأيض: الأحماض الأمينية الأساسية، والفيتامينات، والإنزيمات، والعوامل المساعدة. وبالمقارنة مع أنواع أخرى من البكتيريا، تتميز المتفطرة السلية بنشاط متزايد في إنزيمات تكوين الدهون. يُشفّر جينان بروتينات شبيهة بالهيموغلوبين، تعمل كحماية مضادة للأكسدة أو كمصائد للأكسجين الخلوي الزائد. تُسهّل هذه الخصائص تكيّف المتفطرة السلية السريع مع التغيرات المفاجئة في الظروف البيئية.

من السمات المميزة لجينوم مركب المتفطرة السلية كثرة تكرار تسلسلات الحمض النووي. وهكذا، يحتوي كروموسوم المتفطرة السلية H37Rv على ما يصل إلى 56 نسخة من عناصر IS (تسلسلات الإدخال)، والتي تُوفر تعدد أشكال الحمض النووي للمتفطرة السلية. معظم هذه العناصر، باستثناء عنصر IS6110، لا يتغير. عادةً ما تحتوي كروموسومات سلالات مختلفة من المتفطرة السلية على ما بين 5 و20 نسخة من IS6110، ولكن هناك سلالات لا تحتوي على هذا العنصر. إلى جانب عناصر IS، يحتوي الجينوم على عدة أنواع من التكرارات النيوكليوتيدية القصيرة (PGRS وMPTR)، بالإضافة إلى التكرارات المباشرة DR، الموجودة في منطقة DR والمفصولة بتسلسلات متغيرة - فواصل (الحلقة السادسة على خريطة الكروموسوم). تُستخدم الاختلافات في عدد نسخ هذه العناصر الجينية وموقعها على الكروموسوم للتمييز بين سلالات المتفطرة السلية في علم الأوبئة الجزيئي. تعتمد أحدث أساليب تحديد النمط الجيني للمتفطرات على اكتشاف تعدد الأشكال الجينومي الناتج عن عنصر IS6110، بالإضافة إلى DR وفواصلها. ومن السمات المميزة أن تباعد أنواع المتفطرة السلية يحدث، كقاعدة عامة، نتيجةً لإعادة التركيب بين نسخ عنصر IS6110، التي تُحيط بجينات مختلفة.

عُثر على نوعين من الطلائعيات، phiRv1 وphiRv2، في جينوم H37Rv. وكما هو الحال في موقع Dral متعدد الأشكال، يُحتمل ارتباطهما بعوامل مسببة للأمراض، نظرًا لاختلاف هذه المناطق من الجينوم عن المناطق المماثلة في السلالات غير الضارّة من المتفطرة السلية H37Ra وM. bom BCG. حُددت مناطق من الجينوم (mutT، ogt-genes) مسؤولة عن زيادة معدل الطفرات وتكيف المتفطرة السلية في ظل ظروف الضغط. وقد غيّر اكتشاف الجينات المحفزة لخمول المتفطرة السلية مفهوم عدوى السل الكامنة.

دراسة تعدد أشكال الجينات المُشفِّرة للكاتالاز والبيروكسيداز والوحدة الفرعية أ من جيراز الحمض النووي. حُدِّدت ثلاث مجموعات جينية في مُركَّب المتفطرة السلية. أقدمها (من منظور التطور) هي المجموعة الأولى: المتفطرة السلية الأفريقية، والمتفطرة البقرية، والمتفطرة السلية، والمتفطرة ميكروتي. تشمل المجموعتان الثانية والثالثة سلالات مختلفة من المتفطرة السلية، والتي انتشرت على نطاق واسع في بعض المناطق الجغرافية. يُعدُّ السلوك النسيلي سمةً مميزةً للمجموعتين الأولى والثانية، ونادرًا ما تُسبِّب سلالات المجموعة الثالثة أمراضًا جماعية. تنتشر العائلات الجينية للمتفطرة السلية، التي سُمِّيت هارلم، وأفريقيا، والفلبينية، في مناطق مختلفة من العالم.

تحتل سلالة بكين مكانة خاصة، حيث حُددت لأول مرة في المستحضرات النسيجية لأنسجة الرئة لدى مرضى في ضواحي بكين بين عامي ١٩٥٦ و١٩٩٠. وحتى الآن، عُثر على سلالات من هذه السلالة في دول آسيوية وجنوب أفريقيا ومنطقة البحر الكاريبي والولايات المتحدة. ويعتمد انتشار هذا النمط الجيني في مناطق مختلفة على الخصائص العرقية للسكان الأصليين والمهاجرين. ومؤخرًا، تم الحصول على بيانات حول انتشار سلالات النمط الجيني SI/بكين في شمال غرب الجزء الأوروبي من روسيا (سانت بطرسبرغ) وفي مناطق سيبيريا.

مقاومة البكتيريا الفطرية

خلال التطور، طورت بكتيريا السل آليات متنوعة للتغلب على العوامل البيئية الضارة أو تعطيلها. أولًا، جدار خلوي قوي. ثانيًا، قدرات أيضية واسعة النطاق. فهي قادرة على تعطيل العديد من السموم والمواد الخلوية (مختلف البيروكسيدات والألدهيدات وغيرها) التي تدمر غشاء الخلية. ثالثًا، اللدونة المورفولوجية، التي تتمثل في تحول البكتيريا الفطرية (تكوين أشكال L من الخلايا الخاملة). من حيث استقرارها، تحتل مكانة رائدة في مملكة بدائيات النوى بعد البكتيريا المكونة للأبواغ.

يبقى العامل الممرض حيًا في حالته الجافة لمدة تصل إلى ثلاث سنوات. عند تسخينه، تستطيع بكتيريا السل تحمل درجات حرارة أعلى بكثير من 80 درجة مئوية. ويُعتقد اليوم أن بكتيريا السل الموجودة في البلغم تبقى حية عند غليه تحت الماء لمدة خمس دقائق.

تتميز بكتيريا السل بمقاومتها للأحماض العضوية وغير العضوية، والقلويات، والعديد من المؤكسدات، بالإضافة إلى عدد من المواد المطهرة والمجففة التي تؤثر سلبًا على الكائنات الدقيقة المسببة للأمراض الأخرى. كما تُبدي هذه البكتيريا مقاومة لتأثيرات الكحول والأسيتون.

يُلاحظ أن المنتجات القائمة على الأمونيوم الرباعي لا تُظهر فعالية مضادة لمرض السل. وفي ظل ظروف معينة، لا تُؤثر تركيزات الكلور والأكسجين الجذرية التي تصل إلى 0.5% سلبًا على بكتيريا السل. وهذا يعني استحالة استخدام هذه المنتجات لتعقيم البلغم وغيره من المواد البيولوجية الملوثة.

لا تتأثر بكتيريا السل بأشعة الشمس المنتشرة، ويمكنها البقاء في البيئة الخارجية لأكثر من عام دون أن تفقد حيويتها. للأشعة فوق البنفسجية قصيرة الموجة تأثير مبيد للجراثيم على جميع الكائنات الدقيقة. ومع ذلك، في الظروف الواقعية، عندما تتجمع بكتيريا السل على شكل تكتلات خلوية مع جزيئات الغبار، تزداد مقاومتها للأشعة فوق البنفسجية.

يساهم ارتفاع معدل بقاء بكتيريا السل على قيد الحياة في الانتشار الواسع لهذه العدوى بين السكان، بغض النظر عن الظروف المناخية. ومع ذلك، ليس هذا هو العامل الوحيد الذي يُسهم في عولمة المشكلة، إذ يمكن لبكتيريا السل البقاء في جسم الإنسان لفترات طويلة، والعودة إلى نشاطها على فترات غير محدودة.

يُوفر تمركز بكتيريا السل داخل الخلايا البلعمية استقرارًا كافيًا للركيزة، مع مراعاة طول عمر الخلايا البلعمية وحيدة النواة ومدة تكاثرها، بالإضافة إلى عزلها عن مُفعِّلات المناعة الخلطية. في الوقت نفسه، تختار البكتيريا المُمْرِضة بيئةً حيويةً غير مقبولة لمعظم الكائنات الدقيقة نظرًا لخطورتها المحتملة. ويتحقق هذا التعايش من خلال عدد من الآليات التكيفية للبكتيريا المتفطرة.

تبدو عملية إتلاف الخلايا البلعمية والطفيليات فيها على النحو التالي: اختراق البكتيريا الفطرية إلى الخلايا البلعمية دون تنشيطها ؛ قمع تكوين الجسيمات الحالة للبلعم أو تحويلها إلى منطقة مريحة للبكتيريا ؛ اختراق الجسيمات الحالة للبلعم إلى السيتوبلازم مع تعطيل العوامل المضادة للميكروبات ؛ التدخل في النشاط الحيوي للخلية ؛ إضعاف حساسية الخلايا البلعمية لإشارات تنشيط الخلايا الليمفاوية التائية ؛ انخفاض وظيفة تقديم المستضد للخلايا البلعمية والضعف المرتبط بتفاعلات الخلايا الليمفاوية التائية السامة المصممة لتدمير الخلايا المصابة.

بالطبع، تلعب خصائص جدار الخلية دورًا هامًا في ضمان ذلك، بالإضافة إلى القدرات الأيضية والوظيفية. عند أول اتصال مع المتفطرات، لا تتمكن الأجهزة المناعية للكائنات الحية الدقيقة من تنشيط المناعة الخلطية، وتحييد الخلية بسرعة والتخلص منها، لأن السلاسل الأليفاتية المتحركة لجدار المتفطرات لا تسمح بتقييم البنية السطحية للممرض، ولا تنقل المعلومات اللازمة لتخليق مجموعة الأجسام المضادة اللازمة.

يضمن ارتفاع كراهية الماء للمتفطرات اتصالاً غير نوعي، أي مستقل عن المستقبلات، مع الخلايا البلعمية. بتكوين جسيم يبلعومي حول خلية المتفطرة، تضعه الخلية البلعمية داخلها. يمكن للمستقبلات التعرف على معقدات الميكوسيد السطحي والليبوارابينومانان، لكن الإشارات الصادرة من خلالها لا تُنشّط الخلايا البلعمية أو تُنشّطها بشكل ضعيف. ونتيجةً لذلك، لا يصاحب البلعمة إطلاق أشكال الجذور الحرة من الأكسجين والنيتروجين. يُعتقد أن هذا أكثر سمةً للسلالات الضارية من المتفطرة السلية، والتي، بفضل السمات الهيكلية للليبوارابينومانان، تُطلق بلعمة "غير عدوانية". تُشارك مستقبلات أخرى للخلايا البلعمية، وخاصةً CD 14 ومستقبلات مكون المتمم C3 (CR1-CR3)، أيضًا في التعرف على المتفطرة السلية.

بعد اختراقها داخل الخلايا البلعمية، تتضمن المتفطرة عددًا من الآليات التي تمنع تكوين الجسيم الهاضم: إنتاج الأمونيوم، الذي يجعل البيئة داخل الجسيم الهاضم قلوية، وتخليق السلفوليبيدات، مما يؤدي إلى تكوين شحنة سالبة على سطح الجسيم الهاضم، مما يمنع اندماج الجسيم الهاضم والليزوزوم.

إذا تشكلت جسيمات ليزوزومية، فإن المتفطرة، بفضل غلافها الشمعي القوي، قادرة على إخماد تفاعلات الجذور الحرة الناتجة عن المواد القاتلة للبكتيريا في الخلايا البلعمية. يُحوّل الأمونيوم البيئة إلى قلوية، مما يعيق نشاط إنزيمات الليزوزوم، بينما تُحيّد السلفوليبيدات البروتينات الكاتيونية الغشائية. بالإضافة إلى ذلك، تُنتج متفطرات السل إنزيمات نشطة للغاية ذات نشاط الكاتالاز والبيروكسيديز، والتي تُنافس أنظمة البيروكسيديز في الخلايا البلعمية، وتُعطّل في الوقت نفسه هيدروبيروكسيدات الليزوزوم. كل هذا يزيد من مقاومة المتفطرات للإجهاد التأكسدي.

يتمثل التكيف الإضافي للبكتيريا المتفطرة في استخدام مركبات تحتوي على الحديد من الخلايا البلعمية في أنظمتها الإنزيمية، وتثبيط وظائفها المناعية. تُعد الخلايا البلعمية أحد أهم مخازن الحديد، حيث يتراكم فائضه على شكل فيريتين. يزيد محتوى الحديد في الخلايا البلعمية السنخية بمئة مرة عن مثيله في الخلايا الوحيدة في الدم، مما يُسهم بلا شك في استعمارها من قِبل بكتيريا السل.

تمارس المتفطرات تأثيرات سامة على الخلايا البلعمية من خلال السموم الداخلية وعوامل غير نوعية. يؤثر كلاهما بشكل رئيسي على الجهاز التنفسي للخلايا البلعمية - الميتوكوندريا. تشمل السموم الداخلية الأرابينوليبيدات الفطرية، التي تثبط التنفس الميتوكوندريا. أما السموم غير النوعية، فتشمل نواتج تخليق الجزء الدهني من الخلية المتفطرة - الفثين وحمض الفثيونيك، اللذين يسببان فك ارتباط الفسفرة التأكسدية. لا يصاحب زيادة العمليات الأيضية في هذه الظروف تخليق ATP بشكل صحيح. تبدأ الخلايا المضيفة في مواجهة نقص في الطاقة، مما يؤدي إلى تثبيط نشاطها الحيوي، ومن ثم إلى الانحلال الخلوي وموت الخلايا المبرمج.

من الممكن أن تتشكل بعض عوامل الإمراض داخل الخلايا المصابة فقط، كما هو الحال مع بكتيريا أخرى تفضل نمط الحياة داخل الخلايا. على سبيل المثال، تُعبّر السالمونيلا، التي تتطفل على الخلايا البلعمية، عن أكثر من 30 جينًا. على الرغم من الوصف الكامل لجينوم بكتيريا السل، فإن 30% من الكودونات مرتبطة ببروتينات ذات خصائص مجهولة.

مقاومة البكتيريا للأدوية

من الناحية السريرية، تُحدد حساسية الكائن الدقيق للأدوية مدى إمكانية استخدام العلاج الكيميائي القياسي بالدواء المُشار إليه لعلاج المرض الذي تُسببه السلالة المعزولة. المقاومة "تنبئ بفشل العلاج بالدواء المُختبر". بمعنى آخر، استخدام العلاج الكيميائي القياسي الذي يُنتج تركيزًا جهازيًا من الدواء، والذي عادةً ما يكون فعالًا في الظروف العادية، لا يُثبط تكاثر "الكائنات الدقيقة المقاومة".

في علم الأحياء الدقيقة، يعتمد تعريف حساسية الأدوية أو مقاومتها على النهج السكاني، الذي يعني وجود درجات مختلفة من مقاومة مجموعة (مجموعة غير متجانسة) من الخلايا الميكروبية. تُقيّم مقاومة الأدوية بناءً على خصائص كمية، مثل "التركيز المثبط الأدنى" (MIC). على سبيل المثال، عند MIC-90، تموت 90% من الكائنات الدقيقة (تركيز مضاد للجراثيم). لذا، تُفهم المقاومة على أنها درجتها في جزء من المجموعة الميكروبية، والتي تُحدد مسبقًا فشل العلاج في معظم الحالات. من المُسلّم به عمومًا أن 10% من السلالات المقاومة ضمن المجموعة الميكروبية الكاملة للمريض يمكن أن يكون لها تأثير مُمْرِض. في علم بكتيريا السل، بالنسبة لأدوية الخط الأول المضادة للسل، تكون النسبة 1% (أو 20 وحدة مُكَوِّنة للمستعمرات - CFU). هذا الجزء من المجموعة الميكروبية قادر على إزاحة الجزء الأصلي خلال شهر وتكوين آفة. بالنسبة لأدوية السل من الخط الثاني، فإن معيار المقاومة هو زيادة بنسبة 10% في أعداد الميكروبات.

يرتبط تطور مقاومة الأدوية في الكائنات الدقيقة بالانتقاء عند وجود مضاد حيوي، وبتفضيل البقاء لجزء من المجموعة الميكروبية التي تمتلك آليات حماية ضد العامل المضاد للبكتيريا. تحتوي كل مجموعة ميكروبية على عدد قليل من الخلايا الطافرة (عادةً 10 ⁶ - 10 ⁹ ) المقاومة لدواء معين. أثناء العلاج الكيميائي، تموت الخلايا الميكروبية الحساسة، وتتكاثر الخلايا المقاومة. ونتيجةً لذلك، تُستبدل الخلايا الحساسة بأخرى مقاومة.

تمتلك البكتيريا الفطرية في البداية مقاومة طبيعية عالية للعديد من الأدوية المضادة للبكتيريا واسعة الطيف، ولكن الأنواع المختلفة لها أطياف ودرجات مختلفة من هذه الحساسية.

تُفهم المقاومة الطبيعية الحقيقية على أنها سمة دائمة خاصة بنوع الكائنات الحية الدقيقة مرتبطة بغياب هدف لعمل المضاد الحيوي أو عدم إمكانية الوصول إلى الهدف بسبب النفاذية المنخفضة لجدار الخلية في البداية أو التعطيل الأنزيمي للمادة أو آليات أخرى.

المقاومة المكتسبة هي قدرة سلالات معينة على البقاء على قيد الحياة عند تركيزات من المضادات الحيوية تُثبط نمو الجزء الأكبر من التجمعات الميكروبية. ويُحدد اكتساب المقاومة في جميع الحالات وراثيًا: ظهور معلومات وراثية جديدة أو تغير في مستوى التعبير الجيني للجينات الذاتية.

في الوقت الحاضر، تم اكتشاف آليات جزيئية مختلفة لمقاومة المتفطرة السلية:

• تعطيل المضادات الحيوية (تعطيل الإنزيمات)، على سبيل المثال، عن طريق بيتا لاكتاماز؛
• تعديل هدف العمل (تغيير في التكوين المكاني للبروتين بسبب طفرة في المنطقة المقابلة من الجينوم):
• الإفراط في إنتاج الهدف، مما يؤدي إلى تغيير في نسبة العامل إلى الهدف وإطلاق جزء من بروتينات دعم الحياة للبكتيريا؛
• الإزالة النشطة للدواء من الخلية الميكروبية (التدفق) بسبب تنشيط آليات الدفاع ضد الإجهاد:
• تغيرات في معايير نفاذية الهياكل الخارجية للخلية الميكروبية، مما يعيق قدرة المضاد الحيوي على اختراق الخلية؛
• إدراج "تحويلة أيضية" (تجاوز المسار الأيضي).

بالإضافة إلى التأثير المباشر على عملية التمثيل الغذائي للخلايا الميكروبية، فإن العديد من الأدوية المضادة للبكتيريا (بنزيل بنسلين، ستربتوميسين، ريفامبيسين) وعوامل أخرى غير مواتية (مبيدات حيوية للجهاز المناعي) تؤدي إلى ظهور أشكال متغيرة من البكتيريا الفطرية (البروتوبلاست، أشكال L) وتنقل الخلايا أيضًا إلى حالة خاملة: تنخفض شدة عملية التمثيل الغذائي للخلايا وتصبح البكتيريا غير حساسة لعمل المضاد الحيوي.

تُشكّل جميع الآليات درجات مختلفة من المقاومة، مما يُتيح مقاومةً لتركيزات مختلفة من أدوية العلاج الكيميائي، لذا فإن ظهور المقاومة لدى البكتيريا لا يُصاحبه دائمًا انخفاض في الفعالية السريرية للمضاد الحيوي. لتقييم فعالية العلاج وتوقعاته، من المهم معرفة درجة المقاومة.

حاليًا، لكل دواء من أدوية الخط الأول المضادة للسل، ولمعظم الأدوية الاحتياطية، تم تحديد جين واحد على الأقل. وتؤدي طفرات محددة إلى ظهور سلالات مقاومة من المتفطرات. وفي ظل الانتشار الواسع لمقاومة الأدوية في المتفطرات، يُعدّ ارتفاع معدل الطفرات في الجسم الحي، والذي يفوق المعدل في المختبر، أمرًا بالغ الأهمية.

[ 16 ]، [ 17 ]، [ 18 ]، [ 19 ]، [ 20 ]، [ 21 ]، [ 22 ]، [ 23 ]، [ 24 ]، [ 25 ]

أنواع مقاومة الأدوية من قبل المتفطرات

يُفرّق بين المقاومة الأولية والمكتسبة للأدوية. تشمل الكائنات الدقيقة ذات المقاومة الأولية السلالات المعزولة من مرضى لم يتلقوا علاجًا محددًا أو تلقوا أدوية لمدة شهر أو أقل. إذا تعذر توضيح سبب استخدام أدوية السل، يُستخدم مصطلح "المقاومة الأولية".

للمقاومة الأولية للأدوية أهمية سريرية ووبائية بالغة، ولذلك، لتقييمها بدقة، من الضروري عدم إعطاء العلاج الكيميائي لمريض حديث التشخيص بالسل قبل إجراء الفحص الميكروبيولوجي للمادة التشخيصية. يُحسب معدل المقاومة الأولية للأدوية بنسبة عدد المرضى حديثي التشخيص الذين يعانون من مقاومة أولية إلى عدد جميع المرضى حديثي التشخيص الذين خضعوا لاختبار حساسية الدواء خلال العام. إذا عُزلت سلالة مقاومة من مريض أثناء تلقيه علاجًا مضادًا للسل لمدة شهر أو أكثر، تُعتبر المقاومة مكتسبة. يُميز معدل المقاومة الأولية للأدوية الحالة الوبائية لسكان مسببات مرض السل.

تنجم مقاومة الأدوية المكتسبة لدى المرضى حديثي التشخيص عن علاج غير ناجح (اختيار خاطئ للأدوية، عدم الالتزام بالنظام العلاجي، تقليل جرعات الأدوية، عدم انتظام الإمداد، وسوء جودة الأدوية). تؤدي هذه العوامل إلى انخفاض تركيز الأدوية في الدم وانخفاض فعاليتها، مع تحفيز آليات الدفاع في خلايا المتفطرات.

لأغراضٍ وبائية، يُحسب تواتر الحالات التي عولجت سابقًا. ولهذا الغرض، يُؤخذ في الاعتبار المرضى المسجلون لإعادة العلاج بعد دورة علاج كيميائي غير ناجحة أو حالات انتكاس. وتُحسب نسبة عدد مزارع المتفطرة السلية المقاومة إلى عدد جميع السلالات التي خضعت لاختبار مقاومة الأدوية خلال العام لدى مرضى هذه المجموعة وقت تسجيلهم.

في بنية مقاومة الأدوية لبكتيريا السل، يتم التمييز بين ما يلي:

المقاومة الأحادية - مقاومة أحد أدوية السل، مع الحفاظ على الحساسية تجاه أدوية أخرى. عند استخدام العلاج المركب، نادرًا ما تُكتشف المقاومة الأحادية، وعادةً ما تُكتشف ضد الستربتومايسين (في 10-15% من حالات المرضى حديثي التشخيص).

المقاومة المتعددة هي مقاومة لاثنين أو أكثر من الأدوية.

مقاومة الأدوية المتعددة هي مقاومة الإيزونيازيد والريفامبيسين في آنٍ واحد (بغض النظر عن وجود مقاومة لأدوية أخرى). وعادةً ما تكون مصحوبة بمقاومة للستربتومايسين، إلخ. في الوقت الحالي، أصبحت المقاومة المتعددة للأدوية لمسببات مرض السل ظاهرةً خطيرةً وبائيةً. تشير الحسابات إلى أن اكتشاف مسببات الأمراض المقاومة المتعددة للأدوية في أكثر من 6.6% من الحالات (لدى المرضى حديثي التشخيص) يتطلب تغييرًا في استراتيجية البرنامج الوطني لمكافحة السل. ووفقًا لبيانات رصد مقاومة الأدوية، يتراوح معدل المقاومة المتعددة للأدوية بين المرضى حديثي التشخيص من 4% إلى 15%، وبين الانتكاسات - 45% إلى 55%، وبين حالات العلاج غير الناجح - يصل إلى 80%.

المقاومة الفائقة هي مقاومة متعددة للأدوية، مصحوبة بمقاومة للفلوروكينولونات وأحد الأدوية القابلة للحقن (كاناميسين، أميكاسين، كابريوميسين). يُشكل السل المُسبب بواسطة سلالات ذات مقاومة فائقة تهديدًا مباشرًا لحياة المرضى، نظرًا لأن أدوية الخط الثاني الأخرى المضادة للسل لا تُحدث تأثيرًا مضادًا للبكتيريا بشكل واضح. منذ عام 2006، نظمت بعض الدول عمليات مراقبة لانتشار سلالات المتفطرات ذات المقاومة الفائقة. في الخارج، يُطلق على هذا النوع من المتحور المقاوم للأدوية المتعددة عادةً اسم XDR.

المقاومة المتصالبة هي عندما تؤدي مقاومة دواء ما إلى مقاومة أدوية أخرى. في المتفطرة السلية، عادةً ما تكون الطفرات المرتبطة بالمقاومة غير مترابطة. ويعود تطور المقاومة المتصالبة إلى تشابه التركيب الكيميائي لبعض أدوية السل. وغالبًا ما تُكتشف المقاومة المتصالبة ضمن مجموعة واحدة من الأدوية، مثل الأمينوغليكوزيدات. وللتنبؤ بالمقاومة المتصالبة، من الضروري إجراء دراسات جينية لمزارع المتفطرات بالتزامن مع دراسات ميكروبيولوجية للمقاومة.

المتفطرات غير السلية

نادرًا ما تنتقل المتفطرات غير السلية من شخص لآخر. وتُعد نسبة عزل بعض أنواعها من مواد المرضى مماثلة لنسبة عزلها من المواد البيئية. ويمكن أن تكون مصادر العدوى حيوانات المزارع والطيور، والمنتجات غير المصنعة. وتوجد المتفطرات في مواد ما بعد الذبح، وفي حليب الأبقار.

وفقًا للمختبرات البكتريولوجية، تراوح معدل انتشار المتفطرات غير السلية بين 0.5% و6.2% بين جميع المتفطرات لدى المرضى حديثي التشخيص خلال الفترة 2004-2005. ويُرجّح أن يكون هذا المعدل أعلى قليلًا، نظرًا لعدم ملاءمة طريقة معالجة المادة التشخيصية للمتفطرات غير السلية. وقد توجد المتفطرات المتعفنة في المادة التشخيصية في حال عدم اتباع قواعد جمع العينات، أو بسبب خصائص المادة (على سبيل المثال، يمكن عزل المتفطرات السمنغماتية من بول المرضى الذكور).

وفي هذا الصدد، من المهم التأكد مرارا وتكرارا من نوع البكتيريا المتفطرة المكتشفة من مادة المريض.

تؤثر المتفطرات على الجلد والأنسجة الرخوة، وقد تُسبب أيضًا داء المتفطرات الرئوية، وهو أمر شائع بشكل خاص في حالات نقص المناعة. في حال توطينها في الرئة، تُكتشف غالبًا لدى الرجال المسنين الذين لديهم تاريخ من أمراض الرئة المزمنة، بما في ذلك الآفات الفطرية.

من بين جميع أنواع المتفطرات، يُعدّ مُركّب المتفطرات الطيرية داخل الخلايا العاملَ المُسبّبَ الأكثر شيوعًا لداء المتفطرات الرئوية لدى البشر. يُسبّب هذا المُركّب أمراضًا في الرئتين والعقد اللمفاوية الطرفية والزوائد المنتشرة. في شمال أوروبا، تُشكّل الزوائد الليفية الكهفية والزوائد التسللية حوالي 60% من حالات داء المتفطرات الرئوية. وتسود هذه الزوائد، التي تتخذ مسارًا مزمنًا بسبب مقاومتها الشديدة لأدوية السل.

تُعدّ بكتيريا M. kansasii من العوامل المسببة لأمراض الرئة المزمنة التي تُشبه مرض السل. يُعدّ العلاج الكيميائي أكثر فعاليةً نظرًا لحساسية M. kansasii العالية للأدوية المضادة للبكتيريا. تُسبب M. xenopi وM. malmoense بشكل رئيسي أمراض الرئة المزمنة، حيث يُمكنهما تلويث أنظمة إمدادات المياه الساخنة والباردة. لم يتم تحديد موطن M. malmoens بشكل كامل. تُظهر M. xenopi حساسية جيدة نسبيًا للعلاج المضاد للسل. تُظهر M. malmoense حساسية عالية نسبيًا للمضادات الحيوية في المختبر، ولكن العلاج المُحافظ غالبًا ما يكون غير فعال، بل ومميتًا. تُعرف M. fortuitum وM. chelonae كعوامل مُسببة لأمراض العظام والأنسجة الرخوة بسبب التلوث المباشر للجرح أثناء الصدمات والجراحة والإصابات النافذة. تُسببان ما يصل إلى 10% من حالات داء المتفطرات الرئوية. تحدث كآفة مُدمرة مزمنة ثنائية الجانب، وغالبًا ما تكون مميتة. إن أدوية مكافحة السل والمضادات الحيوية واسعة الطيف ليست فعالة أو لها نشاط ضئيل ضد هذه الأنواع من البكتيريا.

في المناطق الجنوبية، تنتشر على نطاق واسع فطريات الجلد والأنسجة الرخوة، التي تسببها المتفطرة الجذامية والمتفطرة القرحة. ويتم تحديد المتفطرات غير السلية في مختبرات المؤسسات الرائدة لمكافحة السل في البلاد، ويتطلب ذلك مؤهلات عالية وتجهيزات مختبرية جيدة.