Микобактерия туберкулеза ( M. tb), также известная как палочка Коха , — вид патогенных бактерий семейства Mycobacteriaceae и возбудитель туберкулеза. [1] [2] Впервые обнаруженный в 1882 году Робертом Кохом , M.tuberculosis имеет необычное восковое покрытие на поверхности клеток, главным образом из-за присутствия миколевой кислоты . Это покрытие делает клетки невосприимчивыми к окрашиванию по Граму , и в результате M.tuberculosis может оказаться слабограмположительным. [3] Вместо этого для идентификации M.tuberculosis с помощью микроскопаиспользуются кислотостойкие красители, такие как Циль-Нильсен , или флуоресцентные красители, такие как аурамин . Физиология M. Tuberculosis является высокоаэробной и требует высокого уровня кислорода. В первую очередь возбудитель респираторной системы млекопитающих , поражает легкие. Наиболее часто применяемыми методами диагностики туберкулеза являются туберкулиновая кожная проба , кислотоустойчивая окраска , посев и полимеразная цепная реакция . [2] [4]
Геном M.tuberculosis был секвенирован в 1998 году. [ 5] [6]
В 2019 году M. Tuberculosis был обнаружен в генетически связанной сложной группе видов Mycobacterium, называемой комплексом Mycobacterium Tuberculosis , которая насчитывает как минимум 9 членов:
Для роста ему необходим кислород , и он неподвижен . [8] [9] M. Tuberculosis делится каждые 18–24 часа. Это чрезвычайно медленно по сравнению с другими бактериями, у которых время деления обычно измеряется минутами ( Escherichia coli может делиться примерно каждые 20 минут). Это небольшая бацилла , которая выдерживает слабые дезинфицирующие средства и может сохраняться в сухом состоянии неделями. Его необычная клеточная стенка богата липидами , такими как миколевая кислота и гликолипид кордового фактора , что, вероятно, отвечает за его устойчивость к высыханию и является ключевым фактором вирулентности . [10] [11]
Другие бактерии обычно идентифицируются под микроскопом путем окрашивания их красителем по Граму . Однако миколевая кислота клеточной стенки M. Tuberculosis не поглощает краситель. Вместо этого используются кислотостойкие красители, такие как окраска Циля-Нильсена , или флуоресцентные красители, такие как аурамин . [4] Клетки имеют изогнутую палочковидную форму и часто кажутся свернутыми вместе из-за присутствия в клеточной стенке жирных кислот, которые слипаются. [12] Этот внешний вид называется шнуровкой, подобно нитям шнура, образующим веревку. [9] М.tuberculosis характеризуется наличием в ткани казеозных гранулем , содержащих гигантские клетки Лангханса , ядра которых имеют «подковообразную» структуру.
M.tuberculosis можно выращивать в лаборатории. По сравнению с другими обычно изучаемыми бактериями, M. Tuberculosis имеет удивительно медленную скорость роста, удваиваясь примерно один раз в день. Обычно используемые среды включают жидкости, такие как Middlebrook 7H9 или 7H12, твердые среды на основе яиц, такие как Lowenstein-Jensen , и твердые среды на основе агара, такие как Middlebrook 7H11 или 7H10 . [9] Для роста видимых колоний на чашках с агаром требуется несколько недель. Пробирки-индикаторы роста микобактерий могут содержать гель, который излучает флуоресцентный свет при выращивании микобактерий. От других микобактерий он отличается выработкой каталазы и ниацина . [13] Другие тесты для подтверждения его идентичности включают генные зонды и MALDI-TOF . [14] [15]
Срезы микобактерий туберкулеза , проанализированные под сканирующим электронным микроскопом японской исследовательской группой, показали, что бактерии имеют длину около 2,71 ± 1,05 мкм со средним диаметром клетки примерно 0,345 ± 0,029 мкм. [16] Измеренные площади поверхности внешней мембраны и плазматической мембраны составили 3,04 ± 1,33 мкм 2 и 2,67 ± 1,19 мкм 2 соответственно. Объемы клеток, наружной мембраны, периплазмы, плазматической мембраны и цитоплазмы составляли 0,293 ± 0,113 фл (= мкм 3 ), 0,006 ± 0,003 фл, 0,060 ± 0,021 фл, 0,019 ± 0,008 фл и 0,210 ± 0,091 фл соответственно. Среднее общее число рибосом составляло 1672 ± 568 с плотностью рибосом около 716,5 ± 171,4/0,1 фл. [16]
Человек является единственным известным резервуаром M.tuberculosis . Заблуждение состоит в том, что M. Tuberculosis может передаваться при рукопожатии, контакте с сиденьем унитаза, совместном использовании еды и напитков, а также при совместном использовании зубных щеток. Тем не менее, основное распространение происходит воздушно-капельным путем от человека, кашляющего, чихающего, говорящего или поющего. [17]
Попадая в легкие, M.tuberculosis фагоцитируется альвеолярными макрофагами , но они не способны убить и переварить бактерию. Его клеточная стенка состоит из гликолипидов кордового фактора , которые ингибируют слияние фагосомы с лизосомой , содержащей множество антибактериальных факторов. [18] [11]
В частности, M.tuberculosis блокирует мостиковую молекулу, ранний эндосомальный аутоантиген 1 ( EEA1 ); однако эта блокада не предотвращает слияние везикул, наполненных питательными веществами. Кроме того, продукция дитерпена изотуберкулозинола предотвращает созревание фагосомы. [19] Бактерии также уклоняются от уничтожения макрофагов, нейтрализуя активные промежуточные соединения азота. [20] Совсем недавно было показано , что M.tuberculosis секретирует и покрывает себя 1-туберкулозиниладенозином (1-TbAd), специальным нуклеозидом , который действует как антацид , позволяя ему нейтрализовать pH и вызывать набухание лизосом. [21] [22]
Было обнаружено, что при инфекциях M.tuberculosis уровни PPM1A повышаются, а это, в свою очередь, влияет на нормальный апоптотический ответ макрофагов на уничтожение патогенов, поскольку PPM1A участвует во внутренних и внешних путях апоптоза. Следовательно, когда уровни PPM1A повышаются, его экспрессия ингибирует два пути апоптоза. [23] С помощью киномного анализа было обнаружено, что сигнальный путь JNK/AP-1 является нижестоящим эффектором, в котором играет роль PPM1A, и таким образом контролируется путь апоптоза в макрофагах. [23] В результате подавления апоптоза M.tuberculosis получает безопасную репликативную нишу, и поэтому бактерии способны поддерживать латентное состояние в течение длительного времени. [24]
Гранулемы , организованные агрегаты иммунных клеток, являются отличительной чертой туберкулезной инфекции. Гранулемы играют двойную роль во время инфекции: они регулируют иммунный ответ и минимизируют повреждение тканей, а также могут способствовать распространению инфекции. [25] [26] [27] [28] [29]
Возможность создавать мутанты M.tuberculosis и тестировать отдельные генные продукты на предмет определенных функций значительно продвинула понимание его патогенеза и факторов вирулентности . Известно, что многие секретируемые и экспортируемые белки играют важную роль в патогенезе. [30] Например, одним из таких факторов вирулентности является кордовый фактор (димиколат трегалозы), который способствует увеличению выживаемости внутри хозяина. Устойчивые штаммы M.tuberculosis развили устойчивость более чем к одному противотуберкулезному препарату из-за мутаций в их генах. Кроме того, ранее существовавшие противотуберкулезные препараты первой линии, такие как рифампицин и стрептомицин, снизили эффективность уничтожения внутриклеточных микобактерий туберкулеза из-за их неспособности эффективно проникать в ниши макрофагов. [31]
JNK играет ключевую роль в контроле путей апоптоза — внутренних и внешних. Кроме того, обнаружено, что он также является субстратом активности PPM1A [32] , следовательно, фосфорилирование JNK может вызвать апоптоз. [33] Поскольку уровни PPM1A повышаются во время инфекций M. Tuberculosis , ингибируя сигнальные пути PPM1A, потенциально это может быть терапевтическим методом уничтожения макрофагов, инфицированных M. Tuberculosis , путем восстановления их нормальной апоптотической функции для защиты от патогенов. [23] Таким образом, воздействуя на путь сигнальной оси PPM1A-JNK, он может устранять макрофаги, инфицированные M. Tuberculosis . [23]
Способность восстанавливать апоптоз макрофагов у людей, инфицированных M. Tuberculosis , может улучшить нынешнее лечение химиотерапией туберкулеза, поскольку противотуберкулезные препараты могут получить лучший доступ к бактериям в нише. [34] , что сокращает время лечения инфекций, вызванных M. Tuberculosis .
Симптомы M.tuberculosis включают кашель, продолжающийся более трех недель, кровохарканье , боль в груди при дыхании или кашле, потерю веса, утомляемость, лихорадку, ночную потливость, озноб и потерю аппетита. M. Tuberculosis также может распространяться на другие части тела. Это может вызвать кровь в моче, если поражены почки, и боль в спине, если поражен позвоночник. [35]
Типирование штаммов полезно при расследовании вспышек туберкулеза, поскольку оно дает исследователю доказательства за или против передачи инфекции от человека к человеку. Рассмотрим ситуацию, когда человек А болеет туберкулезом и считает, что заразился им от человека Б. Если бактерии, выделенные от каждого человека, принадлежат к разным типам, то передача от Б к А окончательно опровергнута; однако, если бактерии относятся к одному и тому же штамму, то это подтверждает (но не доказывает окончательно) гипотезу о том, что B инфицировал A.
До начала 2000-х годов штаммы M. Tuberculosis типировались с помощью гель-электрофореза в импульсном поле . [36] В настоящее время это заменено переменным числом тандемных повторов (VNTR), которое технически проще в реализации и позволяет лучше различать штаммы. Этот метод использует наличие повторяющихся последовательностей ДНК в геноме M.tuberculosis .
Отмечено три поколения VNTR-типирования M.tuberculosis . Первая схема, названная точным тандемным повтором, использовала только пять локусов [37] , но разрешение, обеспечиваемое этими пятью локусами, было не таким хорошим, как PFGE. Вторая схема, названная повторяющейся единицей с микобактериальными вкраплениями, имела такую же хорошую дискриминацию, как и PFGE. [38] [39] Третье поколение (микобактериальная повторяющаяся единица – 2) добавило еще девять локусов, в результате чего общее количество достигло 24. Это обеспечивает более высокую степень разрешения, чем PFGE, и в настоящее время является стандартом для типирования M. Tuberculosis . [40] Однако, что касается археологических находок, могут потребоваться дополнительные доказательства из-за возможного загрязнения родственными почвенными бактериями. [41]
Устойчивость к антибиотикам при M. Tuberculosis обычно возникает либо из-за накопления мутаций в генах, на которые воздействует антибиотик, либо из-за изменения титрования препарата. [42] M.tuberculosis считается полирезистентным (МЛУ-ТБ), если у него развилась лекарственная устойчивость как к рифампицину, так и к изониазиду, которые являются наиболее важными антибиотиками, используемыми в лечении. Кроме того, M.tuberculosis с широкой лекарственной устойчивостью (ШЛУ-ТБ) характеризуется устойчивостью как к изониазиду, так и к рифампицину, а также к любому фторхинолону и по крайней мере к одному из трех инъекционных препаратов второго ряда (т.е. амикацину, канамицину или капреомицину). [43]
Геном штамма H37Rv был опубликован в 1998 году. [44] [45] Его размер составляет 4 миллиона пар оснований и содержит 3959 генов; Функция 40% этих генов охарактеризована, а возможная функция постулируется еще для 44%. В геноме также шесть псевдогенов .
Обмен жирных кислот . Геном содержит 250 генов, участвующих в метаболизме жирных кислот , 39 из которых участвуют в метаболизме поликетидов , образующих восковую оболочку. Такое большое количество консервативных генов показывает эволюционную важность восковой оболочки для выживания патогенов. Кроме того, экспериментальные исследования с тех пор подтвердили важность липидного метаболизма M.tuberculosis , который полностью состоит из липидов, полученных из организма хозяина, таких как жиры и холестерин. Было показано, что бактерии, выделенные из легких инфицированных мышей, предпочитают использовать жирные кислоты, а не углеводные субстраты. [46] M.tuberculosis также может расти на липидном холестерине как единственном источнике углерода, и было подтверждено, что гены, участвующие в пути использования холестерина, важны на различных стадиях жизненного цикла инфекции M.tuberculosis , особенно во время хроническая фаза инфекции, когда другие питательные вещества, вероятно, недоступны. [47]
Семейства генов PE/PPE . Около 10% кодирующей способности занимают семейства генов PE / PPE , которые кодируют кислые, богатые глицином белки. Эти белки имеют консервативный N-концевой мотив, делеция которого нарушает рост макрофагов и гранулем. [48]
Некодирующие РНК . Девять некодирующих мРНК были охарактеризованы в M.tuberculosis [49] , а еще 56 были предсказаны с помощью биоинформатического скрининга. [50]
Гены устойчивости к антибиотикам . В 2013 г. было проведено исследование генома нескольких чувствительных, ультрарезистентных и мультирезистентных штаммов M. Tuberculosis с целью изучения механизмов устойчивости к антибиотикам. Результаты показывают новые взаимосвязи и гены лекарственной устойчивости, которые ранее не были связаны, и позволяют предположить, что некоторые гены и межгенные области, связанные с лекарственной устойчивостью, могут быть вовлечены в устойчивость к более чем одному лекарству. Обращает на себя внимание роль межгенных областей в развитии этой устойчивости, и большинство генов, предложенных в этом исследовании как ответственных за лекарственную устойчивость, играют существенную роль в развитии M.tuberculosis . [51]
Комплекс M.tuberculosis развился в Африке и , скорее всего, на Африканском Роге . [52] [53] Помимо M.tuberculosis , комплекс M.tuberculosis (MTBC) имеет ряд членов, заражающих различные виды животных, к ним относятся M. africanum , M. bovis (бацилла Дасси), M. caprae , M. microti , M. mungi, M. orygis и M. pinnipedii . В эту группу также может входить клада M. canettii . Эти животные штаммы MTBC не заслуживают строго видового статуса, поскольку все они тесно связаны и включены в филогению M. Tuberculosis , но по историческим причинам в настоящее время они имеют статус вида.
Клада M. canettii , в которую входит M. prototuberculosis , представляет собой группу видов Mycobacterium с гладкими колониями . В отличие от устоявшихся представителей группы M.tuberculosis , они подвергаются рекомбинации с другими видами. Большинство известных штаммов этой группы выделено с территории Африканского Рога. Предком M.tuberculosis, по-видимому, является M.canettii , впервые описанный в 1969 году. [54]
Все признанные члены комплекса M.tuberculosis имеют клональное распространение. Основные виды, заражающие человека, были разделены на семь линий. Если перевести эти линии на терминологию, используемую для сполиготипирования, очень грубой методологии генотипирования, линия 1 содержит штаммы восточноафриканско - индийского (EAI), семейства штаммов Манилы и некоторые штаммы Ману (индийские); lineage 2 — пекинская группа; линия 3 включает штаммы Центральной Азии (CAS); линия 4 включает штаммы Гана и Харлем (H/T), Латинская Америка – Средиземноморье (LAM) и X; типы 5 и 6 соответствуют M. africanum и наблюдаются преимущественно и с высокой частотой в Западной Африке . Седьмой тип был выделен на Африканском Роге. [52] Остальные виды этого комплекса относятся к ряду сполиготипов и в норме не заражают человека.
Все линии 2, 3 и 4 имеют уникальное событие делеции (tbD1) и, таким образом, образуют монофилетическую группу. [55] Типы 5 и 6 тесно связаны со штаммами MTBC животных, которые обычно не заражают человека. Lineage 3 была разделена на две клады: CAS-Kili (найдена в Танзании ) и CAS-Delhi (найдена в Индии и Саудовской Аравии ).
Lineage 4 также известна как евро-американская линия. Подтипы этого типа включают Латиноамериканское Средиземноморье, Уганду I, Уганду II, Харлем, X и Конго. [56]
В широко цитируемом исследовании сообщается, что M.tuberculosis развивался совместно с человеческими популяциями и что самый последний общий предок комплекса M.tuberculosis появился между 40 000 и 70 000 лет назад. [57] [55] Однако более позднее исследование, включавшее последовательности генома членов комплекса M. Tuberculosis, извлеченные из трех перуанских мумий возрастом 1000 лет, пришло к совершенно иным выводам. Если бы самому последнему общему предку комплекса M.tuberculosis было от 40 000 до 70 000 лет, это потребовало бы скорости эволюции, намного меньшей, чем любые оценки, полученные с помощью геномного анализа гетерохронных образцов, что позволяет предположить гораздо более позднего общего предка M. Tuberculosis . комплекс всего 6000 лет назад. [58] [59]
Анализ более 3000 штаммов M. bovis из 35 стран позволил предположить африканское происхождение этого вида. [60]
В настоящее время параллельно существуют две версии относительно возраста MTBC и того, как он распространился и эволюционировал вместе с людьми во времени. В одном исследовании филогения M. Tuberculosis сравнивалась с филогенией митохондриального генома человека и интерпретировалась как очень схожая. На основании этого исследование показало, что M.tuberculosis , как и люди, развился в Африке и впоследствии распространился вместе с анатомически современными людьми из Африки по всему миру. Калибруя частоту мутаций M. Tuberculosis в соответствии с этим повествованием, исследование показало, что MTBC развился 40 000–70 000 лет назад. [53] Применяя эту временную шкалу, исследование показало, что эффективный размер популяции M.tuberculosis увеличился во время неолитического демографического перехода (около 10 000 лет назад) и предположило, что M.tuberculosis была способна адаптироваться к изменяющимся человеческим популяциям и что исторический успех Этот патоген был вызван, по крайней мере частично, резким увеличением плотности популяции человека-хозяина. Также было продемонстрировано, что после эмиграции с одного континента на другой регион происхождения человека-хозяина позволяет предсказать, какую линию туберкулеза он является носителем, [61] [62] что может отражать либо стабильную связь между популяциями хозяина и конкретными штаммами M. Tuberculosis , родословные и/или социальные взаимодействия, сформированные общей культурной и географической историей.
Что касается соответствия между филогениями человека и M.tuberculosis , исследование, основанное на последовательностях ДНК M.tuberculosis и Y-хромосомы человека для формальной оценки корреляции между ними, пришло к выводу, что они не конгруэнтны. [63] Кроме того, более позднее исследование, включавшее последовательности генома членов комплекса M.tuberculosis , извлеченные из трех перуанских мумий возрастом 1000 лет, показало, что самый последний общий предок комплекса M.tuberculosis жил всего 4000–6000 лет назад. . [64] Скорость эволюции M. Tuberculosis , оцененная Bos et al. Исследование [64] также подтверждается исследованием Lineage 4, основанным на геномных последовательностях адДНК венгерских мумий возрастом более 200 лет. [65] Таким образом, данные подтверждают более позднюю оценку возраста самого недавнего общего предка MTBC и, таким образом, то, что глобальная эволюция и распространение M. Tuberculosis происходили в течение последних 4000–6000 лет.
Среди семи признанных линий M.tuberculosis только две имеют действительно глобальное распространение: линии 2 и 4. Среди них линия 4 является наиболее широко рассредоточенной и почти полностью доминирует в Америке. Было показано, что Lineage 4 развивалась в Европе или вблизи нее и распространилась по всему миру вместе с европейцами примерно с 13 века. [66] Это исследование также показало, что туберкулез линии 4 распространился на Америку вскоре после открытия континента европейцами в 1492 году, и предполагает, что это было первым заносом человеческого туберкулеза на континент (хотя штаммы животных были обнаружены в человеческих останках). до Колумба. [64] Точно так же было обнаружено, что Lineage 4 распространилась из Европы в Африку в эпоху Великих географических открытий , начиная с начала 15 века. [66]
Было высказано предположение, что предковые микобактерии могли заразить ранних гоминидов в Восточной Африке еще три миллиона лет назад. [67]
Фрагменты ДНК M. Tuberculosis и признаки заболевания туберкулезом присутствовали в человеческих телах, датируемых периодом от 9250 до 8160 лет назад, найденных в Атлит-Яме в Леванте . [68]
M.tuberculosis является клональным организмом и не обменивается ДНК посредством горизонтального переноса генов . Несмотря на еще более медленные темпы эволюции, возникновение и распространение устойчивости M. Tuberculosis к антибиотикам представляет собой растущую угрозу глобальному общественному здравоохранению. [69] В 2019 году ВОЗ сообщила, что оценочная заболеваемость туберкулезом, устойчивым к антибиотикам, составляет 3,4% в новых случаях и 18% в ранее леченных случаях. [70] Существуют географические расхождения в показателях заболеваемости лекарственно-устойчивым туберкулезом. Страны, в которых наблюдаются самые высокие показатели заболеваемости АБР-ТБ: Китай, Индия, Россия и Южная Африка. [70] Последние тенденции свидетельствуют о росте случаев лекарственно-устойчивой устойчивости в ряде регионов, при этом в Папуа-Новой Гвинее, Сингапуре и Австралии наблюдается значительный рост. [71]
Туберкулез с множественной лекарственной устойчивостью (МЛУ-ТБ) характеризуется устойчивостью, по крайней мере, к двум препаратам первой линии — изониазиду и рифампицину . [70] МЛУ связана с относительно низким уровнем успеха лечения – 52%. Устойчивость к изониазиду и рифампицину тесно связаны: 78% зарегистрированных в 2019 году случаев туберкулеза с устойчивостью к рифампину также были устойчивы к изониазиду. [70] Устойчивость к рифампину в первую очередь обусловлена мутациями, определяющими устойчивость к рифампину (RRDR) в гене rpoB. [72] Наиболее часто наблюдаемые мутации кодонов в RRDR — 531, 526 и 516. Однако были обнаружены альтернативные, более неуловимые мутации, придающие устойчивость. Функция изониазида осуществляется за счет ингибирования синтеза миколевой кислоты посредством НАДН-зависимого еноилацил-переносящего белка (АСР)-редуктазы. [73] Это кодируется геном inhA . В результате устойчивость к изониазиду обусловлена в первую очередь мутациями внутри inhA и гена KatG или его промоторной области — каталазы-пероксидазы, которая необходима для активации изониазида. [73] Поскольку МЛУ при M. Tuberculosis становится все более распространенной, появление туберкулеза с преширокой лекарственной устойчивостью (пре-ШЛУ) и широкой лекарственной устойчивостью (ШЛУ-) грозит усугубить кризис общественного здравоохранения. ШЛУ-ТБ характеризуется устойчивостью как к рифампицину, так и к изониазиду, а также к фторхинолонам второго ряда и, по крайней мере, к еще одному препарату первой линии. [70] Таким образом, разработка альтернативных терапевтических мер имеет первостепенное значение.
Неотъемлемым фактором устойчивости M.tuberculosis к антибиотикам является его уникальная клеточная стенка. Насыщенная длинноцепочечными жирными кислотами или миколовыми кислотами, микобактериальная клетка представляет собой прочный, относительно нерастворимый барьер. [74] Это привело к тому, что его синтез стал целью многих антибиотиков, таких как изониазид. Однако большинству из них оказало сопротивление. Новой многообещающей терапевтической мишенью является микобактериальный мембранный белок big 3 (MmpL3). [75] Белки большого мембранного белка микобактерий (MmpL) представляют собой трансмембранные белки, которые играют ключевую роль в синтезе клеточной стенки и транспорте связанных липидов. Из них MmpL3 имеет важное значение; нокаут которого, как было показано, обладает бактерицидным действием. [75] Благодаря своей существенной природе, ингибиторы MmpL3 перспективны в качестве альтернативных терапевтических мер в эпоху устойчивости к антибиотикам. Подавление функции MmpL3 показало неспособность транспортировать мономиколат трегалозы — важный липид клеточной стенки — через плазматическую мембрану. [75] Недавно опубликованная структура MmpL3 выявила мутации, придающие устойчивость, которые связаны в первую очередь с трансмембранным доменом. [76] Хотя устойчивость к доклиническим ингибиторам MmpL3 была обнаружена, анализ широко распространенного мутационного ландшафта выявил низкий уровень устойчивости к окружающей среде. [76] Это говорит о том, что ингибиторы MmpL3, которые в настоящее время проходят клинические испытания, столкнутся с небольшой резистентностью, если станут доступными. Кроме того, способность многих ингибиторов MmpL3 действовать синергично с другими противотуберкулезными препаратами дает луч надежды в борьбе с кризисом туберкулеза.
Считается , что характер взаимодействия хозяин-возбудитель между человеком и M.tuberculosis имеет генетический компонент. Группа редких заболеваний, называемая менделевской восприимчивостью к микобактериальным заболеваниям, наблюдалась у части людей с генетическим дефектом, который приводит к повышенной восприимчивости к микобактериальной инфекции. [77]
Ранние исследования случаев и близнецов показали, что генетические компоненты играют важную роль в восприимчивости хозяина к M.tuberculosis . Недавние полногеномные исследования ассоциаций (GWAS) выявили три локуса генетического риска, в том числе в позициях 11p13 и 18q11. [78] [79] Как это часто бывает при GWAS, обнаруженные варианты имеют умеренную величину эффекта.
Как внутриклеточный патоген , M.tuberculosis подвергается различным воздействиям, повреждающим ДНК, в первую очередь со стороны антимикробных токсичных радикалов, генерируемых хозяином. Воздействие активных форм кислорода и/или активных форм азота вызывает различные типы повреждений ДНК, включая окисление, депуринацию, метилирование и дезаминирование, которые могут привести к одно- и двухцепочечным разрывам (DSB).
Полимераза DnaE2 активируется при M.tuberculosis под действием нескольких агентов, повреждающих ДНК, а также во время заражения мышей. [80] Потеря этой ДНК-полимеразы снижает вирулентность M.tuberculosis у мышей. [80] DnaE2 представляет собой склонную к ошибкам полимеразу репарации ДНК, которая, по-видимому, способствует выживанию M. Tuberculosis во время инфекции.
Двумя основными путями, используемыми в репарации DSB, являются гомологичная рекомбинационная репарация (HR) и негомологичное соединение концов (NHEJ). Интернализованный макрофагами M.tuberculosis способен персистировать, если какой-либо из этих путей поврежден, но ослабляется, когда повреждены оба пути. [81] Это указывает на то, что внутриклеточное воздействие на M. Tuberculosis активных форм кислорода и/или азота приводит к образованию DSB, которые восстанавливаются с помощью HR или NHEJ. [81] Однако дефицит репарации DSB, по-видимому, не ухудшает вирулентность M. Tuberculosis на животных моделях. [82]
M.tuberculosis , тогда известный как « туберкулезная палочка », был впервые описан 24 марта 1882 года Робертом Кохом , который впоследствии получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине за это открытие в 1905 году; бактерия также известна как «бацилла Коха». [83] [84]
M.tuberculosis существовал на протяжении всей истории, но со временем название часто менялось. Однако в 1720 году история туберкулеза начала приобретать то, что известно о нем сегодня; Как описал врач Бенджамин Мартен в своей «Теории потребления» , туберкулез может быть вызван мелкими живыми существами, передающимися по воздуху другим пациентам. [85]
Вакцина БЦЖ ( бацилла Кальметта-Герена), полученная из M. bovis, хотя и эффективна против детского и тяжелых форм туберкулеза, имеет ограниченный успех в профилактике наиболее распространенной сегодня формы заболевания - туберкулеза легких у взрослых. [86] По этой причине она в основном используется в регионах с высокой заболеваемостью туберкулезом и не является рекомендуемой вакциной в США из-за низкого риска заражения. Чтобы получить эту вакцину в Соединенных Штатах, человек должен пройти процедуру консультации с экспертом по M. Tuberculosis, и ее вводят только тем, кто соответствует определенным критериям. [87]
БЦЖ, согласно статье Kyodo News (14 апреля 2020 г.) под названием «Вакцина против туберкулеза, привлекающая внимание в борьбе с коронавирусом», указывает на возможную корреляцию между вакцинацией БЦЖ и лучшим иммунным ответом на COVID-19. [88]
В ДНК-вакцине, согласно статье Журнала профилактических, диагностических и лечебных стратегий в медицине (сентябрь 2022 г.) «Формирование конструкции ДНК-вакцины с использованием микобактериального гена Inh-A», указано, что ДНК-вакцину можно использовать отдельно или в комбинации. с БЦЖ. ДНК-вакцины обладают достаточным потенциалом для использования при лечении туберкулеза и сокращения времени лечения в будущем. [89]