Mycobacterium tuberculosis

Rozbalit box

Obsah boxu

Mycobacterium tuberculosis (zkráceně M. tuberculosis nebo Mtb) je druh bakterie z rodu Mycobacterium, která je hlavním původcem tuberkulózy (TBC) u lidí. Jedná se o malou, nepohyblivou, tyčinkovitou bakterii, která se vyznačuje unikátní buněčnou stěnou bohatou na lipidy, zejména mykolové kyseliny. Tato vlastnost jí propůjčuje tzv. acidorezistenci, což znamená odolnost vůči odbarvení kyselinami po obarvení specifickými barvivy, a je klíčová pro její diagnostiku i patogenitu.

Bakterii objevil 24. března 1882 německý lékař a mikrobiolog Robert Koch, což představovalo zásadní zlom v pochopení a boji proti nemoci, která byla do té doby známá jako "souchotiny" nebo "bílá smrt". M. tuberculosis je striktně aerobní, což vysvětluje její tendenci napadat především dobře provzdušněné části těla, jako jsou horní laloky plic. Její růst je extrémně pomalý, generační doba se pohybuje mezi 15 a 20 hodinami, což komplikuje její kultivaci v laboratoři.

📜 Historie objevu

Před objevem Mycobacterium tuberculosis byla tuberkulóza po staletí jednou z největších metel lidstva, zodpovědnou za miliony úmrtí. Její příčina však byla neznámá a často byla připisována dědičnosti, špatnému životnímu stylu nebo "zkaženému vzduchu".

Zásadní obrat přinesla práce německého lékaře Roberta Kocha. Ten systematicky pracoval na izolaci a identifikaci původce této nemoci. Použil inovativní techniky barvení a kultivace. Protože se bakterie špatně barvila standardními metodami, vyvinul Koch novou techniku s použitím alkalického methylenového modří a následným barvením vesuvínem, která mu umožnila bakterii poprvé vizualizovat.

Dne 24. března 1882 Koch na zasedání Berlínské fyziologické společnosti představil své ohromující výsledky. Nejenže identifikoval bakterii, kterou nazval "tuberkulózní bacil", ale také splnil sérii postulátů (dnes známých jako Kochovy postuláty), čímž nezvratně prokázal, že právě tento mikroorganismus je příčinou tuberkulózy. Tento den je dnes připomínán jako Světový den boje proti tuberkulóze. Kochův objev otevřel cestu k diagnostice, prevenci a pozdější léčbě TBC a v roce 1905 mu vynesl Nobelovu cenu za fyziologii nebo lékařství.

Dalším milníkem byl vývoj vakcíny BCG (Bacillus Calmette-Guérin) francouzskými vědci Albertem Calmettem a Camillem Guérinem na počátku 20. století. Použili oslabený kmen příbuzné bakterie Mycobacterium bovis a vytvořili tak první účinnou vakcínu proti TBC.

🔬 Morfologie a biologie

M. tuberculosis je štíhlá, mírně zahnutá tyčinka o délce 2–4 µm a šířce 0,2–0,5 µm. Netvoří spory ani bičíky a je nepohyblivá.

🦠 Stavba buňky

Nejvýraznějším znakem M. tuberculosis je její komplexní, vícevrstevná buněčná stěna. Na rozdíl od typických grampozitivních nebo gramnegativních bakterií obsahuje obrovské množství lipidů (až 60 % suché hmotnosti), které tvoří voskovitou, hydrofobní bariéru.

Klíčové složky buněčné stěny jsou:

Mykolové kyseliny: Jsou to dlouhé mastné kyseliny (C60-C90) kovalentně vázané na vrstvu arabinogalaktanu. Tvoří vnější voskovitou vrstvu, která je zodpovědná za acidorezistenci, nízkou propustnost pro živiny a antibiotika a odolnost vůči vysychání a dezinfekčním prostředkům.
Arabinogalaktan: Polysacharid, který spojuje vrstvu mykolových kyselin s peptidoglykanem.
Peptidoglykan: Poskytuje buňce tvar a mechanickou pevnost, podobně jako u jiných bakterií.
Lipoarabinomannan (LAM): Velký glykolipid ukotvený v cytoplazmatické membráně, který prostupuje celou buněčnou stěnou. Hraje klíčovou roli v interakci s imunitním systémem hostitele, zejména v potlačení funkce makrofágů.

Tato unikátní struktura je hlavním faktorem virulence bakterie, protože ji chrání před imunitní odpovědí hostitele (např. před lysozomálními enzymy v makrofázích) a činí ji přirozeně rezistentní vůči mnoha antibiotikům.

🧪 Barvení

Kvůli vysokému obsahu lipidů v buněčné stěně se M. tuberculosis špatně barví Gramovým barvením. Ačkoliv má stavbu podobnou grampozitivním bakteriím, barvivo do buňky proniká jen velmi obtížně.

Pro její zobrazení se používají speciální metody:

Barvení podle Ziehla-Neelsena: Jedná se o klasickou a nejznámější metodu. Preparát se barví za horka koncentrovaným karbolfuchsinem (červené barvivo), který pronikne voskovitou stěnou. Následně se preparát odbarvuje směsí kyseliny a alkoholu. Zatímco ostatní bakterie a buňky se odbarví, acidorezistentní mykobakterie si červenou barvu udrží. Pozadí se pak dobarví kontrastním barvivem (např. methylenovou modří). Výsledkem jsou červené tyčinky na modrém pozadí.
Fluorescenční mikroskopie: Používá barviva jako auramin a rhodamin, která se vážou na mykolové kyseliny a pod UV světlem fluoreskují (zářivě žlutozeleně). Tato metoda je citlivější a rychlejší než Ziehl-Neelsenovo barvení.

📈 Růst a metabolismus

M. tuberculosis je striktně aerobní, což znamená, že k růstu a množení bezpodmínečně potřebuje kyslík. To je důvod, proč se primární infekce a reaktivace TBC nejčastěji odehrávají v plicních vrcholech, kde je nejvyšší parciální tlak kyslíku.

Růst je extrémně pomalý. Generační doba (doba potřebná ke zdvojnásobení populace) je přibližně 15–20 hodin. Pro srovnání, u Escherichia coli je to asi 20 minut. Z tohoto důvodu trvá kultivace na pevných půdách v laboratoři velmi dlouho, obvykle 3 až 6 týdnů, než jsou viditelné kolonie. Typickým kultivačním médiem je Löwenstein-Jensenovo médium, které obsahuje vaječnou suspenzi, glycerol a látky potlačující růst jiných bakterií.

Bakterie má také schopnost přejít do dormantního (spícího) stavu, kdy je její metabolismus minimální. V tomto stavu může v těle hostitele přežívat desítky let v rámci tzv. latentní infekce.

🧬 Genom a evoluce

Genom M. tuberculosis (referenční kmen H37Rv) byl kompletně osekvenován v roce 1998. Skládá se z jednoho kruhového chromozomu o velikosti přibližně 4,4 milionu párů bází a kóduje asi 4000 genů. Vyznačuje se vysokým obsahem guaninu a cytosinu (GC obsah). Velká část genomu je věnována produkci lipidů, což podtrhuje význam buněčné stěny pro přežití bakterie.

M. tuberculosis patří do skupiny blízce příbuzných druhů označovaných jako Mycobacterium tuberculosis complex (MTBC). Všechny členy tohoto komplexu mohou způsobovat tuberkulózu u lidí nebo zvířat. Patří sem:

M. tuberculosis (hlavní lidský patogen)
Mycobacterium bovis (původce TBC u skotu, přenosný na člověka, např. mlékem)
M. africanum (působí TBC především v západní Africe)
M. microti (patogen hlodavců)
M. canettii
M. caprae

Jedním z největších problémů současnosti je evoluce lékové rezistence. Náhodné mutace v genech, které jsou cílem antibiotik, mohou vést ke vzniku rezistentních kmenů. Při nesprávné nebo přerušené léčbě jsou tyto kmeny selektovány a mohou se dále šířit. To vedlo ke vzniku multirezistentní (MDR-TB) a extenzivně rezistentní (XDR-TB) tuberkulózy.

🩺 Patogeneze a klinický obraz

💨 Přenos

M. tuberculosis se šíří téměř výhradně vzdušnou cestou. Když osoba s aktivní plicní tuberkulózou kašle, kýchá, mluví nebo zpívá, uvolňuje do vzduchu mikroskopické kapénky obsahující bakterie (tzv. kapénková jádra). Tyto kapénky mohou zůstat ve vzduchu několik hodin a mohou být vdechnuty jinou osobou. K přenosu je obvykle nutný delší a bližší kontakt s nakaženou osobou.

🛡️ Interakce s imunitním systémem

Po vdechnutí se bakterie dostanou do plicních sklípků (alveolů), kde jsou pohlceny alveolárními makrofágy, buňkami první linie imunitní obrany. M. tuberculosis však vyvinula strategie, jak v makrofázích nejen přežít, ale i se množit. Klíčovým mechanismem je inhibice fúze fagozomu (váčku obsahujícího bakterii) s lysozomem (váčku s trávicími enzymy).

Asi po 2–8 týdnech se aktivuje buněčná imunita. T-lymfocyty rozpoznají infikované makrofágy a organizují obrannou reakci. Výsledkem je vytvoření specifické struktury zvané granulom (nebo také tuberkul). Granulom je organizovaný shluk imunitních buněk – v jeho centru jsou infikované makrofágy, obklopené vrstvou lymfocytů a dalších buněk. Cílem granulomu je "zazdít" a izolovat bakterie a zabránit jejich dalšímu šíření.

U většiny (asi 90 %) infikovaných jedinců s funkčním imunitním systémem tento proces úspěšně omezí infekci. Bakterie přejdou do dormantního stavu a člověk nevykazuje žádné příznaky nemoci. Tento stav se nazývá latentní tuberkulózní infekce (LTBI). U zbývajících 10 % (nebo u osob s oslabenou imunitou) se imunitnímu systému nepodaří infekci kontrolovat a dojde k rozvoji aktivního onemocnění.

🤒 Formy onemocnění

Plicní tuberkulóza: Je nejčastější formou (cca 85 % případů). Projevuje se chronickým kašlem (trvajícím déle než 3 týdny), vykašláváním hlenu, někdy i krve (hemoptýza), bolestí na hrudi, horečkou, nočním pocením, úbytkem hmotnosti a únavou. V pokročilých stádiích může dojít k rozpadu plicní tkáně a vzniku dutin (kaveren).
Mimoplicní tuberkulóza: Vzniká, když se bakterie z plic rozšíří krevním nebo lymfatickým systémem do jiných orgánů. Může postihnout prakticky jakoukoliv část těla, nejčastěji mízní uzliny (lymfadenitida), pohrudnici (pleuritida), kosti a klouby (zejména páteř – Pottova nemoc), centrální nervový systém (tuberkulózní meningitida), močopohlavní systém nebo trávicí trakt. Zvláště nebezpečná je diseminovaná forma, tzv. miliární tuberkulóza, kdy se v těle vytvoří mnoho malých ložisek připomínajících semínka prosa.

🧪 Diagnostika

Diagnostika tuberkulózy se opírá o kombinaci několika metod:

Mikroskopické vyšetření: Průkaz acidorezistentních tyčinek ve vzorku (nejčastěji ve sputu) pomocí barvení podle Ziehla-Neelsena nebo fluorescence. Je to rychlá a levná metoda, ale má nízkou citlivost (vyžaduje vysokou koncentraci bakterií ve vzorku).
Kultivace: Je "zlatým standardem" diagnostiky. Vzorek se naočkuje na speciální kultivační média (pevná, např. Löwenstein-Jensenovo médium, nebo tekutá). Kultivace je velmi citlivá, ale kvůli pomalému růstu bakterie trvá několik týdnů. Umožňuje však následné provedení testů citlivosti na antibiotika.
Molekulární metody: Testy založené na PCR, jako je např. systém GeneXpert MTB/RIF. Tyto testy detekují DNA M. tuberculosis přímo ve vzorku. Jsou velmi rychlé (výsledky do několika hodin), citlivé a mohou zároveň detekovat mutace spojené s rezistencí na klíčové antibiotikum rifampicin.
Imunologické testy: Nedetekují bakterii samotnou, ale imunitní reakci těla na ni.
- Tuberkulinový kožní test (Mantoux test): Do kůže se aplikuje malé množství tuberkulinu (proteinový extrakt z Mtb). Pozitivní reakce (zatvrdnutí v místě vpichu) značí, že se imunitní systém s bakterií v minulosti setkal.
- IGRA testy (Interferon-Gamma Release Assays): Modernější krevní testy, které měří uvolňování interferonu-gamma z T-lymfocytů po stimulaci antigeny specifickými pro M. tuberculosis.

Oba typy imunologických testů nerozliší mezi latentní infekcí a aktivním onemocněním.

Radiologické vyšetření: Rentgen hrudníku je klíčový pro posouzení rozsahu plicního postižení. Typickými nálezy jsou infiltráty, uzlíky nebo dutiny (kaverny), často lokalizované v horních plicních lalocích.

💊 Léčba a rezistence

💉 Standardní léčba

Léčba nekomplikované, na léky citlivé tuberkulózy je dlouhodobá a vyžaduje kombinaci několika antituberkulotik. Kombinace léků je nezbytná, aby se zabránilo vzniku rezistence. Standardní režim trvá 6 měsíců a zahrnuje léky první linie:

Isoniazid (H)
Rifampicin (R)
Pyrazinamid (Z)
Ethambutol (E)

Léčba se dělí na dvě fáze: 1. Iniciální (intenzivní) fáze: Trvá 2 měsíce a podávají se všechny čtyři léky (HRZE). Cílem je rychle snížit počet bakterií a zabránit přenosu. 2. Pokračovací fáze: Trvá 4 měsíce a podávají se dva klíčové léky (HR). Cílem je eliminovat zbývající perzistující bakterie.

⚠️ Léková rezistence

Léková rezistence je celosvětově rostoucí hrozbou. Vzniká především v důsledku nesprávné nebo přerušené léčby.

Multirezistentní tuberkulóza (MDR-TB): Je definována jako rezistence minimálně na dva nejúčinnější léky první linie – isoniazid a rifampicin. Léčba MDR-TB je mnohem delší (až 2 roky), dražší a využívá léky druhé linie, které mají více vedlejších účinků.
Extenzivně rezistentní tuberkulóza (XDR-TB): Je ještě závažnější formou. Jedná se o MDR-TB, která je navíc rezistentní na jakýkoliv fluorochinolon a alespoň na jedno ze tří injekčních antituberkulotik druhé linie. Léčebné možnosti jsou velmi omezené.

💉 Prevence

Vakcinace: BCG vakcína (Bacillus Calmette-Guérin) je živá, oslabená vakcína odvozená od M. bovis. Podává se obvykle novorozencům v zemích s vysokým výskytem TBC. Její účinnost je variabilní. Velmi dobře chrání děti před závažnými formami nemoci (jako je tuberkulózní meningitida a miliární TBC), ale její ochrana před plicní tuberkulózou u dospělých je omezená.
Kontrola infekce: Zahrnuje včasnou diagnostiku a účinnou léčbu aktivních případů, aby se přerušil řetězec přenosu. Důležité je také vyhledávání a vyšetřování osob, které byly v kontaktu s nemocným, a zajištění dobré ventilace v uzavřených prostorách.
Léčba latentní infekce: U osob s LTBI, zejména u těch s vysokým rizikem reaktivace (např. lidé s HIV, pacienti na imunosupresivní léčbě), se podává preventivní léčba (obvykle isoniazid po dobu několika měsíců), aby se zabránilo přechodu do aktivního onemocnění.

🌍 Epidemiologie

Podle Světové zdravotnické organizace (WHO) je tuberkulóza jednou z hlavních příčin úmrtí na infekční onemocnění na světě. Odhaduje se, že přibližně čtvrtina světové populace je latentně infikována M. tuberculosis. Každý rok onemocní aktivní TBC miliony lidí a více než milion jich zemře.

Nejvyšší břemeno nemoci nesou země v jihovýchodní Asii, Africe a v oblasti západního Pacifiku. Velmi rizikovou skupinou jsou lidé s oslabeným imunitním systémem, zejména pacienti s HIV. Koinfekce HIV a TBC je smrtící kombinací, protože HIV výrazně zvyšuje riziko reaktivace latentní TBC a zrychluje progresi onemocnění. Dalšími rizikovými faktory jsou podvýživa, diabetes, kouření a chudoba.

🧑‍🏫 Pro laiky

Mycobacterium tuberculosis: Je to konkrétní druh bakterie, která způsobuje nemoc známou jako tuberkulóza (TBC). Představte si ji jako velmi odolného a pomalého vetřelce.
Acidorezistence: Speciální vlastnost této bakterie. Její buněčná stěna je tak voskovitá a pevná, že odolává běžným barvivům i kyselinám. Díky tomu ji lze pod mikroskopem specificky obarvit na červeno, zatímco vše ostatní je modré. Je to jako by měla nepromokavý plášť.
Granulom: Malý uzlík, který si tělo vytvoří kolem bakterií TBC v plicích. Je to způsob, jakým se imunitní systém snaží bakterie "uvěznit" a zabránit jejich šíření. Můžete si to představit jako malé vězení z imunitních buněk.
Latentní TBC: Stav, kdy máte v těle "spící" bakterie TBC, ale nejste nemocní ani nakažliví. Imunitní systém je drží pod kontrolou v granulomech. Může se ale později v životě "probudit", například při oslabení imunity.
Aktivní TBC: Nemoc, která propukne, když se bakterie začnou množit a "utečou" z granulomů. Projevuje se kašlem, horečkou a hubnutím. V této fázi je člověk nakažlivý pro své okolí.
MDR-TB: Zkratka pro "multirezistentní tuberkulózu". Jedná se o nebezpečnou formu TBC, která je odolná vůči dvěma nejdůležitějším lékům. Její léčba je mnohem delší, složitější a má více vedlejších účinků.

Šablona:Aktualizováno