Przyczyny gruźlicy

Rodzina Mycobacteriaceae z rzędu Actinomycetales zawiera pojedynczy rodzaj Mycobacterium. W 1975 r. rodzaj ten obejmował około 30 gatunków, a do 2000 r. liczba ta zbliżyła się do 100. Większość gatunków Mycobacteria jest klasyfikowana jako mikroorganizmy saprofityczne, szeroko rozpowszechnione w środowisku.

Grupa pasożytów obligatoryjnych jest nieznaczna, ale jej praktyczne znaczenie jest duże i jest określone przez gatunki wywołujące gruźlicę u ludzi i zwierząt. Istnieje pogląd, że poprzednikami mykobakterii chorobotwórczych dla ludzi były starożytne mykobakterie glebowe.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ]

Taksonomia mykobakterii

Wszystkie mykobakterie dzielą się na patogenne dla ludzi i oportunistyczne.

W mikrobiologii klinicznej do klasyfikacji mykobakterii stosuje się kilka podejść:

• poprzez szybkość i optymalną temperaturę wzrostu, zdolność do tworzenia pigmentu;
• dla kompleksów o znaczeniu klinicznym.

Gatunki mykobakterii wywołujące gruźlicę są łączone w kompleks M. tuberculosis, który obejmuje M. tuberculosis, M. bovis. M. bovis BCG, M. africanum, M. microti, M. canettii. Ostatnio dodano do niego M. pinnipedii i M. sarrae, które są filogenetycznie spokrewnione z M. microti i M. bovis.

Pozostałe mykobakterie wywołujące różne mykobakteriozy są klasyfikowane jako mykobakterie niegruźlicze. Z tej grupy wyróżnia się następujące kompleksy: M. avium, składający się z M. avium, M. intracellulare, M. scrofulaceum; M. fortuitum obejmujący podgatunki M. fortuitum i M. chelonae oraz M. terrae, obejmujący M. terrae, M. triviale i M. nonchromogenicum. Najważniejszymi grupami są patogen trądu M. leprae, a także patogen zmian wrzodowych Buruli M. ulcerans.

Ta klasyfikacja łączy gatunki mykobakterii o tym samym znaczeniu klinicznym, gdy ich dokładniejsze różnicowanie nie jest niezbędne. Do identyfikacji gatunków w grupach i kompleksach stosuje się metody biologiczne, biochemiczne i molekularne.

Klasyfikację prątków niegruźliczych opartą na różnicach kulturowych opracował Runyon w 1959 roku. Zgodnie z nią wyróżnia się 4 grupy prątków.

Grupa I - mykobakterie fotochromogenne

Do tej grupy należą prątki, które nie są pigmentowane, gdy rosną w ciemności, ale nabywają jasnożółtej lub żółtopomarańczowej pigmentacji po wystawieniu na działanie światła. Potencjalnie patogenne szczepy należące do tej grupy to M. asiaticum, M. kansasii, M. marinum, M. simiae. Wśród prątków tej grupy występują zarówno szybko rosnące (M. marinum), jak i wolno rosnące (M. asiaticum, M. kansasii). Optymalna temperatura wzrostu waha się od 25 ^° C dla M. simiae, 32-33 ^° C dla M. marinum do 37 ^° C dla M. asiaticum.

Najistotniejszym klinicznie gatunkiem w naszym kraju jest M. kansasii, który występuje w zbiornikach wodnych. Szczep M. kansasii (M. luciflavum) wywołuje choroby u ludzi. Rośnie w podłożu jajowym jako szorstkie lub gładkie kolonie, przy optymalnej temperaturze 37 ^° C. Morfologicznie bakterie są średniej długości. Do tej pory opisano dwa warianty M. kansasii: pomarańczowy i biały. Po wprowadzeniu do świnek morskich M. kansasii powoduje nacieki i zagęszczenie regionalnych węzłów chłonnych.

Grupa II - prątki skotochromogenne (od greckiego słowa scotos – ciemność)

Do tej grupy należą prątki, które tworzą pigment w ciemności. Tempo wzrostu wynosi 30–60 dni. Do tej grupy należą M. aquae (M. gordonae) i M. scrofulaceum.

M. scrofulaceum jest uważany za gatunek potencjalnie patogenny. Na podłożu jajowym bakterie tego gatunku rosną jako gładkie lub szorstkie kolonie o pomarańczowym kolorze. Morfologicznie prątki mają kształt pałeczek, są krótkie lub długie. Rosną w temperaturze 25-37 ^o C. U dzieci powodują uszkodzenia węzłów chłonnych i płuc.

M. aquae (M. gordonae) są klasyfikowane jako saprofityczne mykobakterie scotochromogeniczne. Rosną w podłożu jajowym jako pomarańczowe kolonie w temperaturze 25-37 °C. Morfologicznie mykobakterie mają kształt pałeczek i są umiarkowanie długie (>5 μm). Występują w zbiornikach wodnych.

Grupa III - prątki niefotochromogenne

Do tej grupy należą prątki, które nie wytwarzają pigmentu lub mają bladożółty kolor, który nie nasila się w świetle. Rosną przez 2-3 lub 5-6 tygodni. Należą do nich: M. avium, M. intracellulare, M. xenopi, M. terrae, M. gastri, M. hattey, M. bruiiense.

M. avium (mykobakterie ptaków) rosną na podłożu Lowensteina-Jensena jako kolonie pigmentowane lub słabo pigmentowane w temperaturze 37 ^° C i 45 ^° C. Morfologicznie są to średniej długości pałeczki. Mogą być patogenne dla ludzi i wielu zwierząt laboratoryjnych i domowych (np. świń). Występują w wodzie i glebie.

M. xenopi jest izolowany z ropuchy. Młode kultury rosną jako niepigmentowane kolonie. Później pojawia się żółty pigment. Morfologicznie są to długie, nitkowate pałeczki. Rosną w temperaturze 40-45 ^o C. Są warunkowo patogenne dla ludzi.

M. terrae zostały po raz pierwszy wyizolowane z rzodkiewki. Rosną na podłożu Lowensteina-Jensena i jako kolonie bez pigmentu. Optymalna temperatura wzrostu wynosi 37 ^° C. Morfologicznie są reprezentowane przez pałeczki o średniej długości, saprofity.

Grupa IV - szybko rosnące prątki

Mykobakterie należące do tej grupy charakteryzują się szybkim wzrostem (do 7-10 dni). Rosną w postaci kolonii pigmentowanych lub niepigmentowanych, częściej w postaci R-formy. Dobry wzrost daje się przez 2-5 dni w temperaturze 25 ^o C. Do tej grupy zaliczają się potencjalnie patogenne mykobakterie M.fortuitum, a także saprofityczne mykobakterie, takie jak M. phlei, M. smegmatis itp. M. fortuitum daje widoczny wzrost na podłożu jajowym 2-4 dnia w postaci „rozety”. Morfologicznie mykobakterie są reprezentowane przez krótkie pałeczki. Na podłożu Lowensteina-Jensena mogą absorbować zieleń malachitową i zielenieć. Są szeroko rozpowszechnione w przyrodzie.

Klasyfikacja Runyona okazała się bardzo wygodna w identyfikacji najczęstszych typów mykobakterii. Jednak odkrywanie nowych gatunków i pojawianie się coraz większej liczby form pośrednich mykobakterii powoduje trudności w ich rejestrowaniu w jednej lub drugiej grupie Runyona.

M. tuberculosis jest młodą formacją ewolucyjną. Ostatnio pojawiła się tendencja do dzielenia M. tuberculosis na klastry lub rodziny. Najważniejszymi szczepami są te należące do rodziny Beijing, które wyróżniają się zachowaniem klonalnym i zdolnością do wywoływania mikrowybuchów gruźlicy.

Morfologia mykobakterii

Mykobakterie to cienkie komórki w kształcie pałeczek, charakteryzujące się odpornością na kwasy i alkohole (w jednym z etapów wzrostu), tlenowe. Barwione metodą Grama są słabo gram-dodatnie. Mykobakterie są nieruchome, nie tworzą zarodników. Konidia lub otoczki są nieobecne. Rosną na gęstych podłożach odżywczych powoli lub bardzo powoli: w optymalnej temperaturze widoczne kolonie pojawiają się po 2-60 dniach. Kolonie są różowe, pomarańczowe lub żółte, zwłaszcza gdy rosną w świetle. Pigment nie dyfunduje. Powierzchnia kolonii jest zwykle matowa (typ S) lub szorstka (typ R). Mykobakterie często rosną w postaci śluzowatych lub pomarszczonych kolonii. Na podłożach płynnych mykobakterie rosną na powierzchni. Delikatna sucha powłoka z czasem gęstnieje, staje się grudkowato-pomarszczona i nabiera żółtawego odcienia. Bulion pozostaje przezroczysty, a rozproszony wzrost można osiągnąć w obecności detergentów. W mikrokoloniach prątków gruźlicy (czyli we wczesnym stadium) tworzą się struktury przypominające sznury – cecha ta wiąże się z czynnikiem sznurowym.

Po zabarwieniu fuksyną karbolową prątki gruźlicy wyglądają jak cienkie, lekko zakrzywione pręciki o malinowo-czerwonym kolorze, zawierające różną liczbę granulek.

Długość prątków wynosi około 1-10 µm, a szerokość 0,2-0,7 µm. Czasami można znaleźć warianty zakrzywione lub skręcone. Mikroorganizmy zlokalizowane pojedynczo, w parach lub w grupach dobrze wyróżniają się na niebieskim tle innych składników preparatu. Komórki bakteryjne często można ułożyć w formie rzymskiej cyfry „V”.

Preparat może również ujawnić zmienione formy patogenu odporne na kwas kokosowy, zaokrąglone kuliste lub grzybniowe struktury. W takim przypadku odpowiedź pozytywna musi zostać potwierdzona dodatkowymi metodami.

Struktura ściany komórkowej mykobakterii

Ściana komórkowa mykobakterii jest najbardziej złożona w porównaniu do innych prokariotów.

Podczas gdy bakterie Gram-ujemne mają dwie błony, ściana komórkowa mykobakterii składa się z kilku warstw, z których niektóre zawierają cukry i charakteryzują się stosunkowo stałym składem. Warstwy zewnętrzne mają zmienny skład chemiczny i są reprezentowane głównie przez lipidy, z których większość stanowią kwasy mykolowe i ich pochodne. Z reguły warstwy te nie są widoczne pod mikroskopem elektronowym. Podstawowy szkielet ściany komórkowej stanowią usieciowane peptydoglikany - warstwa o dużej gęstości elektronowej. Warstwa arabinogalaktanu powtarza warstwę peptydoglikanów, tworząc polisacharydowy strom ściany komórkowej. Ma ona punkty połączenia z warstwą peptydoglikanów i struktury do przyłączania kwasów mykolowych i ich pochodnych.

Kwasy mykolowe występują w postaci wolnych sulfolipidów i czynnika pępkowego, których obecność na powierzchni komórki wiąże się z charakterystycznym tworzeniem kolonii M. tuberculosis w postaci wici. Unikalność i kluczowa rola kwasów mykolowych w organizacji strukturalnej i fizjologii mykobakterii sprawiają, że są one doskonałym celem terapii etiotropowej.

Warstwa glikolipidowa nazywana jest „mykozydami” i czasami jest porównywana do mikrokapsułki. Mykozydy są strukturalnie i funkcjonalnie podobne do lipopolisacharydów błony zewnętrznej bakterii Gram-ujemnych, ale nie są tak agresywne; niemniej jednak są toksyczne i (podobnie jak czynnik sznurowy i sulfolipidy) powodują powstawanie ziarniniaków.

Błona komórkowa i warstwy ściany komórkowej przechodzą przez kanały lub pory, wśród których można wyróżnić pory pasywne o krótkim czasie życia, zapewniające kontrolowaną dyfuzję substancji, oraz kanały o dłuższym czasie życia, zapewniające zależny od energii transport substancji.

Innym składnikiem ściany komórkowej mykobakterii jest lipoarabinomannan. Jest on zakotwiczony w błonie komórkowej, przenika przez ścianę komórkową i wydostaje się na jej powierzchnię. Pod tym względem jest podobny do kwasów lipotejchojowych bakterii Gram-dodatnich lub lipopolisacharydu O-antygenu bakterii Gram-ujemnych. Końcowe fragmenty lipoarabinomannanu, przede wszystkim jego rodniki mannozowe, niespecyficznie hamują aktywację limfocytów T i leukocytów we krwi obwodowej. Prowadzi to do zakłócenia odpowiedzi immunologicznej na mykobakterie.

Zmienność i formy występowania prątków gruźlicy

Trwałość bakterii ma szczególne znaczenie patogenetyczne. Badania laboratoryjne przeprowadzone in vitro i in vivo wykazały, że leki bakteriobójcze izoniazyd i pyrazynamid zabijają prątki tylko w fazie reprodukcji. Jeśli prątki znajdują się w fazie niskiej aktywności metabolicznej (tj. wzrost bakterii jest prawie całkowicie zawieszony, a bakterie można nazwać „uśpionymi”), leki bakteriobójcze nie działają na nie. Ten stan jest zwykle nazywany uśpionym, a mikroorganizmy są nazywane persisterami. Persistery nie są wrażliwe na leki chemioterapeutyczne, tj. zachowują się jak oporne mikroorganizmy. W rzeczywistości mogą zachować wrażliwość na leki.

Silnym bodźcem do przejścia komórek mykobakteryjnych w stan uśpienia są leki chemioterapeutyczne, a także czynniki układu odpornościowego gospodarza. Persistery są w stanie pozostać w zmianach chorobowych przez miesiące, a nawet lata. Podczas trwania perswazji mykobakterie mogą przekształcić się w formy L. W tej formie mykobakterie wykazują niezwykle niską aktywność metaboliczną, ukierunkowaną przede wszystkim na zwiększenie grubości ściany komórkowej i macierzy zewnątrzkomórkowej, co zapobiega prostej dyfuzji substancji. Ponadto mykobakterie gromadzą materiał genetyczny, co zwiększa prawdopodobieństwo odtworzenia normalnie funkcjonującej komórki, gdy wystąpią sprzyjające warunki. Wykrycie form L standardowymi metodami mikrobiologicznymi jest trudne.

Jeśli uśpione prątki odzyskają aktywność metaboliczną i zaczną się rozmnażać podczas chemioterapii, szybko giną. Jeśli chemioterapia zostanie ukończona, takie „odrodzone” prątki nadal się rozmnażają i powodują nawrót choroby. To wyjaśnia uzasadnienie długich cykli chemioterapii i stosowania kolejnych krótkich profilaktycznych, zwykle sezonowych, cykli chemioprofilaktyki.

Fizjologia mykobakterii

W królestwie prokariotów prątki są niekwestionowanymi liderami w dziedzinie syntezy złożonych związków organicznych. Mają prawdopodobnie najbardziej elastyczny metabolizm, zapewniając niezbędną zmienność do przetrwania zarówno w środowisku zewnętrznym, jak i w makroorganizmie. Do tej pory opisano ponad 100 reakcji enzymatycznych, pokazujących rozgałęzioną i złożoną naturę metabolizmu prątków. Aby syntetyzować związki końcowe lub zapewnić niezbędne funkcje fizjologiczne w prątkach, można prowadzić równoległe szlaki metaboliczne w zależności od dostępności substratu, środowiska chemicznego, zapewnienia cyklom oddechowym niezbędnych składników (jony metali, ciśnienie parcjalne tlenu, dwutlenku węgla itp.).

Właściwości biochemiczne mykobakterii

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

Metabolizm lipidów

Lipidy ścian komórkowych, które stanowią do 60% suchej masy komórki, decydują o nietypowych właściwościach barwiących, fizjologicznych i ekologicznych mykobakterii.

Specyficzne lipidy mykobakterii opisane do tej pory można podzielić na 7 głównych grup, w zależności od ich cech strukturalnych:

1. pochodne kwasów tłuszczowych węglowodanów (głównie trehaloza - czynnik kordowy):
2. fosfatydylo-mioinozytolu mannozydy:
3. pochodne kwasów tłuszczowych peptydów;
4. Glikozydy N-acylopeptydowe - mykozydy C;
5. estry kwasów tłuszczowych i ftioceroli;
6. mykozydy A, B. G;
7. mykolany glicerolu.

Lipidy grup 4-6 występują jedynie w mykobakteriach.

Wśród unikalnych kwasów warto wymienić kwas tuberkulostearynowy i tuberkulopalmitynowy, będące prekursorami kwasów mykolowych.

Kwasy mykolowe to grupa wielkocząsteczkowych kwasów tłuszczowych o długości łańcucha do 84 atomów węgla, których struktura łańcucha głównego jest zdeterminowana przez pozycję systematyczną mikroorganizmu i warunki jego wzrostu. Ich niska reaktywność zapewnia wysoką odporność chemiczną ściany komórkowej mykobakterii. Mykolany hamują enzymatyczne rozszczepianie ściany komórkowej i reakcje wolnorodnikowe.

Czynnik sercowy zaliczany jest do grupy lipidów 1. Wiąże się z wysoką toksycznością i wirulencją mykobakterii.

Lipidy powierzchniowo czynne, czyli sulfolipidy, odgrywają ważną rolę w wewnątrzkomórkowej adaptacji mykobakterii. Razem z czynnikiem pępkowym tworzą cytotoksyczne kompleksy membranotropowe.

Lipoarabinomannan jest niejednorodną mieszaniną wielkocząsteczkowych lipopolisacharydów: rozgałęzionych polimerów arabinozy i mannozy z diacyloglicerolowymi pochodnymi kwasu palmitynowego i tuberkulostearynowego.

Mycozydy C to peptydowe glikolipidy, które tworzą zewnętrzną błonę mykobakterii, którą można obserwować pod mikroskopem elektronowym jako przezroczystą strefę na obwodzie komórek. Mycozydy to związki specyficzne dla gatunku. Właściwości antygenowe mykobakterii zależą od ich rodzaju.

Ilościowy i jakościowy skład związków lipidowych mykobakterii jest dynamiczny i zależy od wieku komórek, składu pożywki i fizykochemicznych cech środowiska. Młode komórki mykobakterii zaczynają formować ścianę komórkową poprzez syntezę lipopolisacharydów o stosunkowo krótkich łańcuchach alifatycznych. Na tym etapie są one dość wrażliwe i dostępne dla układu odpornościowego. W miarę jak ściana komórkowa rośnie i powstają lipidy wielkocząsteczkowe, mykobakterie nabywają odporności i obojętności w swoich interakcjach z układem odpornościowym.

Metabolizm węglowodanów

Najbardziej preferowanym źródłem węgla dla mykobakterii jest glicerol.

Najważniejszymi węglowodanami są arabinoza, mannoza i maltoza, które stanowią ponad połowę wszystkich sacharydów. Ponadto trehaloza, glukoza, fruktoza, galaktoza, ramnoza i niektóre inne sacharydy odgrywają rolę w życiowej aktywności komórki. W tym przypadku synteza zachodzi wzdłuż szlaków hydrolazy i aldolazy. Szlak pirogronianowy jest wykorzystywany do syntezy glikogenu. Arabinoza i mannoza uczestniczą w tworzeniu ważnych związków strukturalnych. Szlak pentozofosforanowy utleniania glukozy jest wykorzystywany do uzyskania energii. Jest ona dostarczana przez enzymy dehydrogenazy jabłczanowe, izocytrynianowe i bursztynianowe, co zapewnia elastyczność układowi oddechowemu.

Szlak glioksylanowy, którego mykobakterie używają do włączania wolnych kwasów tłuszczowych, które gromadzą się podczas wzrostu mykobakterii, do cyklu kwasu trikarboksylowego, jest wyjątkowy. Cykl ten przyciągnął uwagę badaczy jako możliwy mechanizm chemotaksji mykobakterii podczas trwania.

Metabolizm azotu i aminokwasów

Szybkość wykorzystania azotanów, azotynów i hydroksyloamin przez mykobakterie może być wykorzystana do identyfikacji gatunków. Mykobakterie preferują asparaginę jako źródło azotu. Synteza aminokwasów jest procesem zależnym od energii i jest zapewniana przez grupę enzymów, które umożliwiają wykorzystanie innych związków aminokwasowych, takich jak glutaminian.

Aktywność reduktazy azotynowej i azotanowej

Mycobacterium tuberculosis może tworzyć adenozynotrifosforan (ATP) poprzez przenoszenie elektronów wzdłuż łańcucha nośników kończących się na NO3 zamiast _{na O2.} Reakcje te redukują _NO3 do NH3 _w ilościach niezbędnych do syntezy aminokwasów, zasad purynowych i pirymidynowych. Jest to możliwe dzięki sekwencyjnemu działaniu reduktaz azotanowych i azotynowych.

Aktywność katalazy i peroksydazy

Katalaza zapobiega gromadzeniu się nadtlenku wodoru, który powstaje podczas tlenowego utleniania zredukowanych flawoprotein. Aktywność enzymu zależy od pH środowiska i temperatury. W temperaturze 56 °C katalaza nie jest aktywna. Istnieją testy na przynależność do patogennego kompleksu mykobakterii, oparte na termolabilności katalazy.

Wiadomo, że 70% szczepów Mycobacterium tuberculosis opornych na izoniazyd traci aktywność katalazy i peroksydazy.

Aktywność peroksydazy i katalazy jest realizowana przez ten sam kompleks enzymatyczny.

[ 11 ], [ 12 ], [ 13 ], [ 14 ], [ 15 ]

Witaminy i koenzymy

Bakteria ta zawiera witaminy z grupy B (ryboflawinę, pirydoksynę, cyjanokobalaminę, tiaminę), witaminy C i K, kwas paraaminobenzoesowy, kwas pantotenowy i nikotynowy, biotynę i kwas foliowy.

Metabolizm, odżywianie i oddychanie mykobakterii

W normalnych, sprzyjających warunkach prątki gruźlicy są ścisłymi tlenowcami i mezofilami, tzn. rozwijają się w obecności tlenu i w zakresie temperatur 30-42 ^o C, najlepiej w 37 ^o C. W niekorzystnych warunkach zewnętrznych i/lub niedoborze tlenu prątki gruźlicy manifestują się jako mikroaerofile, a nawet jako beztlenowce. W takim przypadku ich metabolizm ulega znacznym zmianom.

_{Pod względem zużycia tlenu i rozwoju systemów oksydazowych, mykobakterie są podobne do grzybów właściwych. Witamina K 9} służy jako łącznik między dehydrogenazą NADH a cytochromem b w systemie transferowym rodzaju Mycobacterium. Ten system cytochromowy przypomina mitochondrialny. Jest wrażliwy na dinitrofenol, tak jak u organizmów wyższych.

Opisany typ oddychania nie jest jedynym źródłem powstawania ATP. Oprócz O ₂ -końcowego, mykobakterie mogą wykorzystywać łańcuchy oddechowe, które przenoszą elektrony i kończą się azotanami (NO ₃^- ). Rezerwą układu oddechowego mykobakterii jest cykl glioksylanowy.

Oddychanie beztlenowe (endogenne), które zachodzi w atmosferze o stężeniu tlenu mniejszym niż 1%, stymulowane jest przez związki azydkowe, które redukują utlenianie pirogronianu lub trehalozy.

Wzrost i rozmnażanie się prątków gruźlicy

Mycobacterium tuberculosis rozmnaża się niezwykle powoli: okres podwojenia wynosi 18-24 godzin (normalne bakterie dzielą się co 15 minut). Dlatego, aby uzyskać widoczny wzrost typowych kolonii, potrzeba co najmniej 4-6 tygodni. Jednym z powodów powolnego rozmnażania się mykobakterii jest ich wyraźna hydrofobowość, która komplikuje dyfuzję składników odżywczych. Bardziej prawdopodobne jest, że jest to uwarunkowane genetycznie i wiąże się ze złożoną strukturą mykobakterii. Wiadomo na przykład, że większość bakterii ma wiele kopii operonu kwasu rybonukleinowego (rRNA). Powoli rosnące mykobakterie (M. tuberculosis, M. leprae) mają jedną kopię operonu, a szybko rosnące (M. smegmatis) - tylko dwie kopie.

W hodowli w płynnym medium prątki rozwijają się na powierzchni. Delikatna sucha powłoka z czasem gęstnieje, staje się nierówna i pomarszczona, a także nabiera żółtawego odcienia, często porównywanego do koloru kości słoniowej. Bulion pozostaje przezroczysty, a rozproszony wzrost można osiągnąć tylko w obecności detergentów, takich jak Tween-80. W mikrokoloniach (tj. we wczesnych stadiach) powstają struktury przypominające wiązki - cecha związana z czynnikiem pępkowym M. tuberculosis.

Genetyka mykobakterii

Rodzaj Mycobacterium jest genetycznie bardzo zróżnicowany. W przeciwieństwie do wielu saprofitycznych i niegruźliczych prątków, Mycobacterium tuberculosis nie zawiera inkluzji pozachromosomowych (np. plazmidów). Cała różnorodność właściwości Mycobacterium tuberculosis jest zdeterminowana przez jego chromosom.

Genom kompleksu M. tuberculosis jest niezwykle konserwatywny. Jego przedstawiciele mają homologię DNA na poziomie 85-100%, podczas gdy DNA innych gatunków mykobakterii jest homologiczne do M. tuberculosis tylko w 4-26%.

Przedstawiciele rodzaju Mycobacteria mają duże genomy w porównaniu do innych prokariotów - 3,1-4,5x10 ⁹ Da. Jednak genomy gatunków patogennych są mniejsze niż genomy innych mykobakterii (w M. tuberculosis - 2,5x10 ⁹ Da). Klasyczny czynnik wywołujący gruźlicę u ludzi, M. tuberculosis, ma więcej genów niż M. africanum i M. bovis, które utraciły część swojego materiału genetycznego w trakcie ewolucji.

W 1998 roku opublikowano sekwencję nukleotydową chromosomu szczepu H37Rv M. tuberculosis. Jego długość wynosi 4 411 529 par zasad. Chromosom prątka gruźlicy ma strukturę pierścieniową. Zawiera około 4000 genów kodujących białka, a także 60 kodujących funkcjonalne składniki RNA: unikalny operon rybosomalnego RNA, 10Sa RNA. uczestniczący w degradacji białek z nietypowym RNA matrycowym. 45 transportowych RNA (tRNA), ponad 90 lipoprotein.

Ponad 20% genomu zajmują geny metabolizmu kwasów tłuszczowych ściany komórkowej, w tym kwasy mykolowe, bogate w glicynę kwaśne polipeptydy (rodziny PE i PPE), kodowane przez regiony polimorficzne genomu PGRS (Polymorphic GC-rich repetitive sequence) i MPTR (Major polymorphic tandem repeat), odpowiednio (piąty i czwarty pierścień mapy genomowej chromosomów). Zmienność tych regionów genomu zapewnia różnice w antygenach i zdolność do hamowania odpowiedzi immunologicznej. Genom Mycobacterium tuberculosis zawiera szeroko geny, które kontrolują czynniki wirulencji.

Mycobacterium tuberculosis syntetyzuje wszystkie składniki niezbędne do metabolizmu: niezbędne aminokwasy, witaminy, enzymy i kofaktory. W porównaniu do innych rodzajów bakterii, M. tuberculosis ma zwiększoną aktywność enzymów lipogenezy. Dwa geny kodują białka podobne do hemoglobiny, które działają jako antyoksydacyjne protektory lub pułapki na nadmiar tlenu komórkowego. Cechy te ułatwiają szybką adaptację Mycobacterium tuberculosis do nagłych zmian warunków środowiskowych.

Cechą charakterystyczną genomu kompleksu M. tuberculosis jest duża liczba powtarzających się sekwencji DNA. Tak więc chromosom M. tuberculosis H37Rv zawiera do 56 kopii elementów IS (sekwencji insercyjnych), które zapewniają polimorfizm DNA Mycobacterium tuberculosis. Większość z nich, z wyjątkiem elementu IS6110, pozostaje niezmieniona. Chromosomy różnych szczepów Mycobacterium tuberculosis zawierają zwykle od 5 do 20 kopii IS6110, ale istnieją szczepy, które nie mają tego elementu. Oprócz elementów IS genom zawiera kilka typów krótkich powtórzeń nukleotydowych (PGRS i MPTR), a także bezpośrednie powtórzenia DR (Direct Repeat), zlokalizowane w regionie DR i rozdzielone zmiennymi sekwencjami - spacerami (szósty pierścień na mapie chromosomów). Różnice w liczbie kopii i lokalizacji na chromosomie tych elementów genetycznych są wykorzystywane do różnicowania szczepów Mycobacterium tuberculosis w epidemiologii molekularnej. Najbardziej zaawansowane schematy genotypowania mykobakterii opierają się na wykrywaniu polimorfizmu genomowego wywołanego przez element IS6110, a także DR i ich przekładki. Charakterystyczne jest, że rozbieżność gatunków M. tuberculosis występuje z reguły z powodu rekombinacji między kopiami elementu IS6110, które flankują różne geny.

Dwa profagi, phiRv1 i phiRv2, zostały znalezione w genomie H37Rv. Podobnie jak polimorficzne miejsce Dral, są one prawdopodobnie związane z czynnikami patogeniczności, ponieważ te regiony genomu różnią się od podobnych regionów awirulentnych szczepów M. tuberculosis H37Ra i M. bom BCG. Zidentyfikowano regiony genomu (mutT, geny ogt) odpowiedzialne za wzrost tempa mutacji i adaptacji prątków gruźlicy w warunkach prasy. Odkrycie genów wyzwalających uśpienie prątków gruźlicy zmieniło koncepcję utajonego zakażenia gruźlicą.

Badanie polimorfizmu genów kodujących katalazę, peroksydazę i podjednostkę A gyrazy DNA. W kompleksie M. tuberculosis zidentyfikowano trzy grupy genotypowe. Najstarsza (z punktu widzenia ewolucji) jest grupa I: M. africanum, M. bovis. M. tuberculosis i M. microti. Grupy II i III obejmują różne szczepy M. tuberculosis, które rozpowszechniły się w niektórych regionach geograficznych. Zachowanie klonalne jest charakterystyczne dla grup I i II, a szczepy grupy III niezwykle rzadko powodują choroby masowe. Rodziny genetyczne M. tuberculosis, które otrzymały nazwy Haarlem. Africa, filipińskie, są szeroko rozpowszechnione w różnych regionach świata.

Szczególne miejsce zajmuje rodzina Beijing, po raz pierwszy zidentyfikowana w preparatach histologicznych tkanki płucnej pacjentów na przedmieściach Pekinu w latach 1956-1990. Do tej pory szczepy tej rodziny znaleziono w krajach azjatyckich, RPA, na Karaibach i w Stanach Zjednoczonych. Rozprzestrzenianie się tego genotypu na różnych terytoriach jest uwarunkowane cechami etnicznymi ludności tubylczej i migrantów. Ostatnio uzyskano dane na temat rozprzestrzeniania się szczepów genotypu SI/Beijing w północno-zachodniej części europejskiej części Rosji (Sankt Petersburg) i w regionach Syberii.

Oporność na prątki gruźlicy

W toku ewolucji prątki gruźlicy rozwinęły różne mechanizmy pokonywania lub inaktywacji niekorzystnych czynników środowiskowych. Po pierwsze, jest to silna ściana komórkowa. Po drugie, są to rozległe zdolności metaboliczne. Są zdolne do inaktywacji wielu toksyn komórkowych i substancji (różnych nadtlenków, aldehydów i innych), które niszczą błonę komórkową. Po trzecie, jest to plastyczność morfologiczna, która polega na transformacji prątków (tworzeniu form L uśpionych komórek). Pod względem stabilności, po bakteriach tworzących przetrwalniki, zajmują czołowe miejsce w królestwie prokariotów.

Patogen pozostaje żywy w stanie suchym do 3 lat. Podgrzane prątki gruźlicy mogą wytrzymać temperatury znacznie wyższe niż 80°C. Obecnie uważa się, że prątki gruźlicy znajdujące się w plwocinie pozostają żywe, gdy ta ostatnia jest gotowana przez 5 minut.

Mycobacterium tuberculosis jest odporny na kwasy organiczne i nieorganiczne, zasady, wiele utleniaczy, a także szereg substancji antyseptycznych i odwadniających, które mają szkodliwy wpływ na inne patogenne mikroorganizmy. Mycobacterium wykazuje odporność na działanie alkoholi i acetonu.

Należy zauważyć, że produkty na bazie czwartorzędowych związków amoniowych nie wykazują działania przeciwgruźliczego. W pewnych warunkach stężenia chloru i rodników tlenowych do 0,5% również nie mają szkodliwego wpływu na prątki gruźlicy. Oznacza to niemożność stosowania takich produktów do sterylizacji plwociny i innych zakażonych materiałów biologicznych.

Mycobacterium tuberculosis jest niewrażliwa na rozproszone światło słoneczne i może istnieć w środowisku zewnętrznym przez ponad rok bez utraty żywotności. Krótkofalowe promieniowanie ultrafioletowe ma uniwersalne działanie bakteriobójcze na wszystkie mikroorganizmy. Jednak w warunkach rzeczywistych, gdy Mycobacterium tuberculosis jest zawieszona w postaci aglomeratów komórkowych z cząsteczkami pyłu, ich odporność na promieniowanie ultrafioletowe wzrasta.

Wysoka przeżywalność prątków gruźlicy przyczynia się do niezwykle szerokiego rozprzestrzeniania się tej infekcji wśród populacji niezależnie od warunków klimatycznych. Nie jest to jednak jedyny czynnik, który przyczynia się do globalizacji problemu – prątki gruźlicy mogą przetrwać w organizmie człowieka przez długi czas i reaktywować się w nieograniczonych odstępach czasu.

Lokalizacja prątków gruźlicy wewnątrz makrofagów zapewnia wystarczającą stabilność substratu, biorąc pod uwagę „długowieczność” fagocytów jednojądrowych i czas trwania replikacji prątków, a także izolację od efektorów odporności humoralnej. Jednocześnie patogen wybiera biotop, który jest nie do przyjęcia dla większości mikroorganizmów ze względu na potencjalne niebezpieczeństwo. Tę symbiozę zapewnia szereg mechanizmów adaptacyjnych prątków.

Proces uszkodzenia makrofagów i pasożytnictwa w nim wygląda następująco: wnikanie prątków gruźlicy do makrofaga bez jego aktywacji; zahamowanie tworzenia fagosomów lub ich przekształcanie w strefę wygodną dla bakterii; przebicie się z fagosomów do cytoplazmy z inaktywacją czynników przeciwdrobnoustrojowych; zaburzenie czynności życiowej komórki; osłabienie wrażliwości makrofagów na sygnały aktywujące limfocytów T; obniżenie funkcji prezentowania antygenu przez makrofagi i związane z tym osłabienie reakcji cytotoksycznych limfocytów T skonfigurowanych do niszczenia zakażonych komórek.

Oczywiście, ważną rolę w zapewnieniu tego odgrywają cechy ściany komórkowej, a także zdolności metaboliczne i funkcjonalne. Przy pierwszym kontakcie z mykobakteriami układy odpornościowe makroorganizmu nie są w stanie aktywować odporności humoralnej, szybko zneutralizować i wyeliminować komórki z organizmu, ponieważ ruchome łańcuchy alifatyczne ściany mykobakteryjnej nie pozwalają na ocenę struktur powierzchniowych patogenu i przekazują istotne informacje do syntezy niezbędnego zestawu przeciwciał.

Wysoka hydrofobowość prątków gruźlicy zapewnia niespecyficzne, tj. niezależne od receptora, kontakty z makrofagami. Tworząc fagosom wokół komórki prątka, makrofag umieszcza go wewnątrz siebie. Kompleksy powierzchniowe mykozydu i lipoarabinomannanu mogą być rozpoznawane przez receptory, ale sygnały wyzwalane przez nie nie aktywują lub słabo aktywują makrofagi. W rezultacie fagocytozie nie towarzyszy uwalnianie wolnorodnikowych form tlenu i azotu. Uważa się, że jest to bardziej charakterystyczne dla wirulentnych szczepów M. tuberculosis, które ze względu na strukturalne cechy lipoarabinomannanu inicjują „nieagresywną” fagocytozę. W rozpoznawaniu M. tuberculosis uczestniczą również inne receptory makrofagów, w szczególności CD 14 i receptory składnika dopełniacza C3 (CR1-CR3).

Po wniknięciu do wnętrza makrofaga prątki włączają szereg mechanizmów, które zapobiegają tworzeniu się fagosomu: produkcję amonu, który alkalizuje środowisko wewnątrz fagosomu, syntezę sulfolipidów, co prowadzi do powstania ładunku ujemnego na powierzchni fagosomu, co uniemożliwia połączenie się fagosomu i lizosomu.

Jeśli powstanie fagolizosom, prątek dzięki swojej silnej woskowej powłoce jest w stanie stłumić reakcje wolnorodnikowe wywołane przez substancje bakteriobójcze fagocytów. Amon alkalizuje środowisko, blokując aktywność enzymów lizosomalnych, a sulfolipidy neutralizują membranotropowe białka kationowe. Ponadto prątki gruźlicy wytwarzają wysoce aktywne enzymy o aktywności katalazy i peroksydazy, które konkurują z układami peroksydazy makrofagów i jednocześnie inaktywują hydroperoksydy lizosomów. Wszystko to zwiększa odporność prątków na stres oksydacyjny.

Dalsza adaptacja mykobakterii polega na wykorzystaniu związków makrofagów zawierających żelazo do ich układów enzymatycznych i blokowaniu immunospecyficznych funkcji makrofagów. Makrofagi są jednym z głównych rezerwuarów żelaza, którego nadmiar gromadzi się w postaci ferrytyny. Zawartość żelaza w makrofagach pęcherzykowych jest 100 razy wyższa niż w monocytach krwi, co z pewnością przyczynia się do ich kolonizacji przez prątki gruźlicy.

Mykobakterie wywierają toksyczne działanie na makrofagi za pomocą endotoksyn i czynników niespecyficznych. Oba z nich oddziałują przede wszystkim na układ oddechowy makrofagów - mitochondria. Endotoksyny obejmują arabinolipidy mykolowe, które hamują oddychanie mitochondrialne. Toksyny niespecyficzne obejmują produkty syntezy części lipidowej komórki mykobakteryjnej - ftien i kwasy ftionowe, które powodują odsprzęganie fosforylacji oksydacyjnej. Wzmożonym procesom metabolicznym w tych warunkach nie towarzyszy prawidłowa synteza ATP. Komórki gospodarza zaczynają doświadczać głodu energetycznego, co prowadzi do zahamowania ich aktywności życiowej, a następnie do cytolizy i apoptozy.

Możliwe, że niektóre czynniki patogeniczności powstają tylko wewnątrz zakażonych komórek, tak jak w przypadku innych bakterii, które preferują wewnątrzkomórkowy tryb życia. Na przykład salmonella, pasożytująca wewnątrz makrofagów, dodatkowo wyraża ponad 30 genów. Pomimo pełnego opisu genomu prątka gruźlicy, 30% kodonów jest związanych z białkami o nieznanych właściwościach.

Oporność mykobakterii na leki

Z klinicznego punktu widzenia, wrażliwość mikroorganizmu na lek określa, czy standardowa chemioterapia z użyciem wskazanego leku może być stosowana w leczeniu choroby wywołanej przez wyizolowany szczep. Oporność „przewiduje niepowodzenie leczenia testowanym lekiem”. Innymi słowy, stosowanie standardowej chemioterapii, która skutkuje systemowym stężeniem leku, które jest zwykle skuteczne w normalnych warunkach, nie hamuje proliferacji „opornych mikroorganizmów”.

W mikrobiologii definicja wrażliwości na leki lub oporności na leki opiera się na podejściu populacyjnym, które implikuje różne stopnie oporności puli (niejednorodnego zbioru) komórek drobnoustrojów. Oporność na leki ocenia się na podstawie cech ilościowych, takich jak „minimalne stężenie hamujące” (MIC). Na przykład przy MIC-90 ginie 90% drobnoustrojów (stężenie bakteriostatyczne). Tak więc oporność należy rozumieć jako jej stopień w części populacji drobnoustrojów, co w większości przypadków przesądza o niepowodzeniu leczenia. Ogólnie przyjmuje się, że 10% szczepów opornych spośród całej populacji drobnoustrojów pacjenta może mieć działanie patogenne. W ftisiobakteriologii w przypadku leków przeciwgruźliczych pierwszego rzutu jest to 1%. lub 20 jednostek tworzących kolonie - CFU). Taka część populacji drobnoustrojów jest w stanie wyprzeć pierwotną w ciągu miesiąca i utworzyć zmianę chorobową. W przypadku leków przeciwgruźliczych drugiej linii kryterium oporności jest 10-procentowy wzrost populacji drobnoustrojów.

Rozwój lekooporności u mikroorganizmów jest związany z selekcją w obecności antybiotyku i z preferencyjnym przeżyciem części populacji mikroorganizmów, która ma mechanizmy ochrony przed środkiem przeciwbakteryjnym. Każda populacja zawiera niewielką liczbę zmutowanych komórek (zwykle 10 ⁶ -10 ⁹ ), które są oporne na konkretny lek. Podczas chemioterapii wrażliwe komórki mikroorganizmów obumierają, a oporne namnażają się. W rezultacie wrażliwe komórki są zastępowane przez oporne.

Mykobakterie początkowo wykazują wysoką naturalną oporność na wiele leków przeciwbakteryjnych o szerokim spektrum działania, ale różne gatunki mają różne spektrum i stopień tej wrażliwości.

Prawdziwą naturalną oporność rozumie się jako trwałą, gatunkowo specyficzną cechę mikroorganizmów, związaną z brakiem celu działania antybiotyku lub niedostępnością celu ze względu na początkowo niską przepuszczalność ściany komórkowej, inaktywację enzymatyczną substancji lub inne mechanizmy.

Nabyta oporność to zdolność poszczególnych szczepów do zachowania żywotności przy stężeniach antybiotyków, które hamują wzrost głównej części populacji drobnoustrojów. Nabycie oporności jest we wszystkich przypadkach uwarunkowane genetycznie: pojawienie się nowej informacji genetycznej lub zmiana poziomu ekspresji własnych genów.

Obecnie odkryto różne mechanizmy molekularne oporności Mycobacterium tuberculosis:

• inaktywacja antybiotyków (inaktywacja enzymów), np. przez β-laktamazy;
• modyfikacja celu działania (zmiana konfiguracji przestrzennej białka spowodowana mutacją odpowiedniego regionu genomu):
• nadprodukcja celu, prowadząca do zmiany stosunku czynnika do celu i uwolnienia części białek podtrzymujących życie bakterii;
• aktywne usuwanie leku z komórki drobnoustroju (efflux) na skutek aktywacji mechanizmów obronnych przed stresem:
• zmiany parametrów przepuszczalności zewnętrznych struktur komórki drobnoustroju, blokujące zdolność antybiotyku do wnikania do komórki;
• włączenie „metabolicznego shuntu” (ominięcia szlaku metabolicznego).

Oprócz bezpośredniego wpływu na metabolizm komórek drobnoustrojów, wiele leków przeciwbakteryjnych (benzylopenicylina, streptomycyna, ryfampicyna) i inne niekorzystne czynniki (biocydy układu odpornościowego) powodują pojawienie się zmienionych form prątków (protoplastów, form L), a także przechodzą komórki w stan uśpienia: intensywność metabolizmu komórkowego spada, a bakteria staje się niewrażliwa na działanie antybiotyku.

Wszystkie mechanizmy tworzą różne stopnie oporności, zapewniając oporność na różne stężenia leków chemioterapeutycznych, więc pojawienie się oporności u bakterii nie zawsze wiąże się ze spadkiem skuteczności klinicznej antybiotyku. Aby ocenić skuteczność i prognozę leczenia, ważne jest poznanie stopnia oporności.

Obecnie dla każdego leku przeciwgruźliczego pierwszego rzutu i większości leków rezerwowych zidentyfikowano co najmniej jeden gen. Specyficzne mutacje, które prowadzą do rozwoju opornych wariantów prątków gruźlicy. W szerokim rozpowszechnieniu lekooporności u prątków gruźlicy, ważny jest wysoki wskaźnik mutacji in vivo, większy niż in vitro.

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

Rodzaje lekooporności prątków

Rozróżnia się pierwotną i nabytą lekooporność. Mikroorganizmy z pierwotną opornością obejmują szczepy wyizolowane od pacjentów, którzy nie otrzymali specyficznej terapii lub otrzymywali leki przez miesiąc lub krócej. Jeśli nie można wyjaśnić faktu stosowania leków przeciwgruźliczych, stosuje się termin „pierwotna oporność”.

Pierwotna lekooporność ma duże znaczenie kliniczne i epidemiologiczne, dlatego dla jej prawidłowej oceny nie należy podawać chemioterapii pacjentowi ze świeżo zdiagnozowaną gruźlicą przed badaniem mikrobiologicznym materiału diagnostycznego. Częstotliwość występowania pierwotnej lekooporności oblicza się jako stosunek liczby nowo zdiagnozowanych pacjentów z pierwotną opornością do liczby wszystkich nowo zdiagnozowanych pacjentów, u których w ciągu roku wykonano badania pod kątem wrażliwości na leki. Jeżeli szczep oporny zostanie wyizolowany od pacjenta w trakcie terapii przeciwgruźliczej stosowanej przez miesiąc lub dłużej, oporność uważa się za nabytą. Częstotliwość występowania pierwotnej lekooporności charakteryzuje stan epidemiologiczny populacji patogenu gruźlicy.

Nabyta lekooporność wśród nowo zdiagnozowanych pacjentów jest wynikiem nieskutecznego leczenia (nieprawidłowy dobór leków, nieprzestrzeganie schematu leczenia, redukcja dawek leków, niespójna podaż i słaba jakość leków). Czynniki te prowadzą do zmniejszenia systemowego stężenia leków we krwi i ich skuteczności, jednocześnie „uruchamiając” mechanizmy obronne w komórkach mykobakterii.

Do celów epidemiologicznych oblicza się częstość przypadków wcześniej leczonych. W tym celu bierze się pod uwagę pacjentów rejestrowanych do ponownego leczenia po nieskutecznym kursie chemioterapii lub nawrotach. Oblicza się stosunek liczby hodowli opornych Mycobacterium tuberculosis do liczby wszystkich szczepów badanych pod kątem lekooporności w ciągu roku u pacjentów z tej grupy w momencie ich rejestracji.

W strukturze lekooporności Mycobacterium tuberculosis wyróżnia się:

Monooporność - oporność na jeden z leków przeciwgruźliczych, wrażliwość na inne leki jest zachowana. Przy stosowaniu złożonej terapii monooporność wykrywa się dość rzadko i z reguły na streptomycynę (w 10-15% przypadków wśród nowo zdiagnozowanych pacjentów).

Polioporność to oporność na dwa lub więcej leków.

Wielolekooporność to oporność na izoniazyd i ryfampicynę jednocześnie (niezależnie od obecności oporności na inne leki). Zwykle towarzyszy jej oporność na streptomycynę itp. Obecnie MDR patogenów gruźlicy stało się zjawiskiem niebezpiecznym epidemiologicznie. Obliczenia pokazują, że wykrycie patogenów z MDR w ponad 6,6% przypadków (wśród pacjentów nowo zdiagnozowanych) wymaga zmiany strategii Narodowego Programu Zwalczania Gruźlicy. Zgodnie z danymi z monitoringu lekooporności częstość MDR wśród pacjentów nowo zdiagnozowanych waha się od 4 do 15%, wśród nawrotów - 45-55%, a wśród przypadków nieskutecznego leczenia - do 80%.

Super-oporność to wielolekooporność połączona z opornością na fluorochinolony i jeden z leków wstrzykiwanych (kanamycyna, amikacyna, kapreomycyna). Gruźlica wywołana przez szczepy o super-oporności stanowi bezpośrednie zagrożenie dla życia pacjentów, ponieważ inne leki przeciwgruźlicze drugiej linii nie mają wyraźnego działania przeciwbakteryjnego. Od 2006 r. niektóre kraje zorganizowały nadzór nad rozprzestrzenianiem się szczepów prątków o super-oporności. Za granicą ten wariant MDR jest zwykle określany jako XDR.

Oporność krzyżowa występuje, gdy oporność na jeden lek prowadzi do oporności na inne leki. W przypadku M. tuberculosis mutacje związane z opornością zwykle nie są ze sobą powiązane. Rozwój oporności krzyżowej wynika z podobieństwa struktury chemicznej niektórych leków przeciwgruźliczych. Oporność krzyżowa jest szczególnie często wykrywana w obrębie jednej grupy leków, takiej jak aminoglikozydy. Aby przewidzieć oporność krzyżową, konieczne są badania genetyczne kultur mykobakteryjnych w połączeniu z mikrobiologicznymi badaniami oporności.

Mykobakterie niegruźlicze

Mykobakterie niegruźlicze przenoszą się z człowieka na człowieka niezwykle rzadko. Częstotliwość izolacji niektórych ich gatunków z materiału od pacjentów jest porównywalna z częstością izolacji tych gatunków z obiektów środowiskowych. Źródłami zakażenia mogą być zwierzęta gospodarskie i ptaki, produkty nieprzetworzone. Mykobakterie znajdują się w materiale poubojowym i mleku bydła.

Według laboratoriów bakteriologicznych częstość występowania prątków niegruźliczych w latach 2004-2005 wynosiła 0,5-6,2% wśród wszystkich prątków u nowo zdiagnozowanych pacjentów. Częstotliwość ta może być prawdopodobnie nieco wyższa, ponieważ metoda stosowana do przetwarzania materiału diagnostycznego nie jest optymalna dla prątków niegruźliczych. W materiale diagnostycznym mogą być obecne prątki saprofityczne, jeśli nie przestrzega się zasad pobierania materiału lub ze względu na jego właściwości (np. M. smegmatis można wyizolować z moczu pacjentów płci męskiej).

W tym kontekście istotne jest wielokrotne potwierdzenie wykrytego rodzaju prątków w materiale pobranym od pacjenta.

Mycobacterium atakuje skórę, tkanki miękkie i może również powodować mykobakteriozę płuc, która jest szczególnie powszechna w stanach niedoboru odporności. W przypadku lokalizacji płucnej jest częściej wykrywana u starszych mężczyzn z historią przewlekłych chorób płuc, w tym zmian grzybiczych.

Spośród wszystkich mykobakterii kompleks M. avium-intracellularae jest najczęstszym czynnikiem wywołującym mykobakteriozę płuc u ludzi. Powoduje choroby płuc, obwodowych węzłów chłonnych i procesy rozsiane. Na północy regionu europejskiego około 60% mykobakterioz płucnych. Przeważają procesy włóknisto-jamiste i naciekowe, przyjmujące przewlekły przebieg z powodu wysokiej oporności na leki przeciwgruźlicze.

M. kansasii to czynniki wywołujące przewlekłą chorobę płuc przypominającą gruźlicę. Chemioterapia jest skuteczniejsza ze względu na większą wrażliwość M. kansasii na leki przeciwbakteryjne. M. xenopi i M. malmoense powodują głównie przewlekłe choroby płuc. Mogą zanieczyszczać systemy zaopatrzenia w ciepłą i zimną wodę. Siedlisko M. malmoens nie jest w pełni ustalone. M. xenopi wykazują dość dobrą wrażliwość na terapię przeciwgruźliczą. M. malmoense wykazują dość wysoką wrażliwość na antybiotyki in vitro, ale leczenie zachowawcze jest często nieskuteczne, a nawet śmiertelne. M. fortuitum i M. chelonae są uznawane za czynniki wywołujące choroby kości i tkanek miękkich z powodu bezpośredniego skażenia rany podczas urazu, operacji i penetrującego urazu. Powodują do 10% mykobakterioz płucnych. Występuje jako przewlekła obustronna destrukcyjna zmiana, często śmiertelna. Leki przeciwgruźlicze i antybiotyki o szerokim spektrum działania nie są aktywne lub mają niewielką aktywność przeciwko tym typom mykobakterii.

W regionach południowych powszechne są mykobakteriozy skóry i tkanek miękkich wywołane przez M. leprae, M. ulceranse. Identyfikacja prątków niegruźliczych odbywa się w laboratoriach wiodących instytucji przeciwgruźliczych kraju. Wymaga to wysokich kwalifikacji i dobrego wyposażenia laboratoriów.