Хламідії. Будова та морфологічні особливості

Міністерство освіти та науки України

Національний технічний університет України «КПІ»

Факультет

Курсова робота

з курсу «…»

на тему «Хламідії. Будова та морфологічні особливості»

Керівник:

Виконав:

Студент 2-го курсу

Допущений до захисту:

«___»__________2009р

групи

Захищено з оцінкою:

____________________

Залікова книжка:

№ …………….

Київ-2009

ВСТУП

Хламідія - мікроорганізм, що займає проміжне положення між бактеріями і вірусами і що є збудником хламідіозу.

У природі існує два види хламідій, але патогенними для людини є тільки мікроорганізми, що відносяться до другого вигляду. Основний збудник сечостатевого хламідіозу - Chlamydia trachomatis серотипів D-K, проте відомо, що венеричний лімфогрануломатоз і трахома також викликаються різновидами Chlamidia trachomatis .

Інфекцією можуть вражатися будь-які слизисті оболонки, покриті циліндровим епітелієм. Даний мікроорганізм може існувати як зовні, так і усередині клітини хазяїна, де він посилено розмножується. Повний цикл розвитку триває в середньому 2-3 доби, що залежить від штаму збудника, особливостей навколишнього середовища і клітини-хазяїна. Поява нових запалень сприяє посиленню імунної відповіді хазяїна, а також ступеню пошкоджень. Chlamidia trachomatis , як і всі внутріклітинні мікроорганізми, здатна міняти захисні механізми клітини-хазяїна.

У деяких випадках інфекція може тривалий час існувати всередині клітини при цьому не розмножуючись. Таку інфекцію називають персистентною, як правило, вона ніяк не виявляється клінічно. Персистенція є наслідком впливу зовнішніх чинників на мікроорганізм, тобто він знаходиться в таких умовах, при яких нормальне розмноження неможливе.

Хламідійна інфекція надзвичайно широко поширена в природі. Вона може виявлятися більш ніж в 20 клінічних синдромах, приводячи до сліпоти, безпліддя, інвалідності, часто вражає різні ділянки органів сечостатевої системи. Хламідії - облігатні внутрішньоклітинні паразити, представлені двома формами, що відрізняються, які володіють загальним груповим антигеном і змінюють один одного в циклі розвитку збудника . Не дивлячись на те, що дані про внутріклітинну локалізацію хламідії з'явилися більше 70 років назад, патогенетичні механізми їх паразитизму вивчені недостатньо.

Враховуючи особливості хламідій, діагностика і лікування захворювань, що викликаються цими мікроорганізмами, дещо ускладнені. Проте, використання сучасних методів дослідження і новітніх лікарських препаратів дозволяють визначити всі особливості збудника і добитися повного одужання.

1. Огляд літератури

1.1 Відкриття хламідій та історія їх вивчення

Вже в XV столітті до нашої ери в староєгипетському папірусі згадується ексудативне захворювання очей. Тоді це ж захворювання було відомо в Китаї, Греції і Римі. Ним страждали такі видатні діячі, як Цицерон, Горації, Плиній - молодший [1].

У 60-і роки нашої ери сицилійський лікар Pedanius Diasсarides для назви цієї хвороби ввів термін «трахома», що означає «нерівний, шорсткий». Пізніше Гален встановив чотири стадії цього захворювання [2].

У 1879 р. був відкритий гонокок Neisser. У цей же період у новонароджених відзначали офтальмію, яка, як незабаром з'ясувалося, також має гонококову і негонококову природу. Kroner (1884) припустив, що негонококова офтальмія, ймовірно, викликається невідомим мікроорганізмом, зараження яким відбувається в генітальному тракті породіль.

Такі відомі учені, як Koch, Halberstaedter і Prowazek в 1883-1907 р відзначили наявність схожих включень в кон’юнктивальних мазках у дітей з негонококовою офтальмією. Аналогічні включення в клітках мазків, одержаних з шийки матки і уретри батьків дітей з природженою офтальмією, це і відзначав Heyman (1910), але оскільки у ряді таких випадків разом з включеннями виявляли і гонококи, то це приводило до спірного трактування їх етіологічній ролі. Проте Wahl (1911) стверджував, що гонококові для поста уретрити (ПГУ) викликаються не гонореєю, а є результатом первинної змішаної інфекції, викликаної і гонококами, і збудниками негонококових уретритів (НГУ) [3].

Таким чином, протягом декількох років були встановлені ключові епідеміологічні факти генітального хламідіозу - його роль в етіології НГУ і ураження очей у новонароджених, передача статевим шляхом. Подальше вивчення проблеми затримувалось через неможливість культивування С. trachomatis в лабораторних умовах.

Bedson, Bland ( 1934) встановили наявність схожості в життєвих циклах С. psittaci і С. trachomatis . Thygеson, Mengert (1936) припустили, що включення розміщуються в проміжному епітелії шийки матки [2].

Спроби виділення мікроорганізмів з фільтрату уражень із застосуванням хоріон-аллантоісних мембран курячих ембріонів були безуспішні.

Інтерес до цього мікроорганізму пожвавило виділення збудника трахоми T’ang і співавторами (1957). Для його культивування T’ang і співавтори застосували запліднені курячі яйця. У перших дослідах захист яєць від суперінфекції здійснювали пеніциліном, але незабаром було відмічено, що він несприятливо діє на хламідії. У цій же роботі повідомляється про наявність у С. trachomatis чутливості до тетрацикліну і резистентності до аміноглікозиду [3].

Знахідки T’ang і його співробітників незабаром підтвердили і інші дослідники, зокрема Collier, Sowa.

Їх подальшими роботами [Collier, Duke-Elder, Jones, 1958] встановлено, що передача збудника від людини до людини викликає трахому. Послідували енергійні пошуки методів профілактики трахоми і боротьби з нею,включаючи спроби одержати вакцину.

Вперше з урогенітального тракту С. trachomatis виділили Jones, Collier, Smith (1959), і серією проведених ними важливих клінічних досліджень знов були підтверджені основні епідеміологічні факти, що відносяться до хламідіозу: зв'язок з негонококовими уретритами, передача статевим шляхом, взаємозв'язок захворювань у дорослих і очних уражень у дітей.

Великим досягненням стало досягнення Gordon, Quan (1965) метод культивування С. trachomatis на тканинних моношарових середовищах, що включає центрифугування зразків клінічного матеріалу, інкубацію і забарвлення клітин для демонстрації включень. Відносна простота методики дозволяє досліджувати велике число клінічних зразків, і незабаром було відмічено, що вона чутливіша, чим методика культивування, що раніше застосовувалася, на жовткових мішках курячих ембріонів. Ця ж група дослідників встановила, що метод можна використовувати для виділення хламідій з генітального тракту, прямої кишки, очей і з інших органів (Dunlop, Hare et al., 1969). Вони ще раз продемонстрували наявність взаємозв'язку очних і генітальних уражень і показали, що збудник виділяється у чоловіків з НГУ і у жінок, з якими вони знаходилися в статевому контакті.

Труднощі, що виникають при культивуванні С. trachomatis в лабораторних умовах, привели до необхідності пошуку серологічних методів. Спочатку застосовувався лише метод комплементифіксації (КФ) з антигенами пситтакозу або венеричні лімфогранулеми. Тест мав недостатню чутливість для діагностики кон'юнктивіту з включеннями. Великі переваги мав метод мікроімунофлюорисценсії (МІФ), розроблений Wang (1971). Цей метод цінніший при епідеміологічних дослідженнях [2].

2. Класифікація роду Chlamydia

2.1 Питання класифікації

Про природу хламідій були різні думки: їх вважали бактеріями, рикетсіями або атиповими вірусами [1]. Унаслідок того, що хламідії неможливо вирощувати на звичайних бактеріологічних середовищах і в результаті таксономічної плутанини, термінологія, що відноситься до хламідіозів, протягом тривалого часу була недосконалою. На думку Page (1966), що інтенсивно вивчав морфологію, цитологію, хімічну структуру і метаболізм цих мікроорганізмів, їх слід віднести до бактерій.

Перші дослідники трахоми Halberstaedter, Ргоwazek (1907) запропонували для найменування сімейства термін Chlamydozoa (від грецького chlamys - мантія, для позначення матриксу навколо елементарних тілець. Акцентуючи наявність відмінностей між рикетсіями і хламідіями, Jones, Rake, Stearns (1945) вперше запропонували таксометрично обгрунтовану назву Chlamydia .

Між 1957 (7-е видання Визначника Bergey і 1975 р. (8-е видання Визначника Bergey) дискусія велася щодо числа родів в сімействі Chlаmуdiacae. Moulder (1964, 1966) розділив сімейство на дві групи:

· група А - збудники трахоми і супутніх захворювань;

· група Б - псіттакози.

Page (1968) запропонував розрізняти два види в одному роді, а саме С. trachomatis в групі А і С. psittaci в групі Б. У класифікації Bergey (8-е видання Визначника), хламідії за традицією все ще відносилися до групи рикетсій, хоча спорідненістю вони з ними не зв'язані. Схожість же їх життєвих циклів, ймовірно, є результатом конвергентної еволюції [2].

До 1980 р. ці бактерії називали бедсоніями, міягаванеллами, гальпровіями. У 1980 р. в результаті роботи Міжнародної Асоціації Мікробіологічних Суспільств була дана назва хламідія [3].

По сучасній класифікації хламідії поміщені в одну таксономічну групу з рикетсіями, з якими їх об'єднує внутріклітинний паразитизм [4].

Отже, сучасна класифікація хламідій така:

Царство : Бактерії

Тип: Ріккетсії

Відряд: Chlamydiales

Сімейство: Chlamydiaceae

Рід: Chlamydia

Вид: Ch. trachomatis, Ch. psittaci, Ch. pneumoniae, Ch. pecorum [3].

2.2 Ознаки роду Chlamydia

Хламідії - своєрідна таксономічна група патогенних мікроорганізмів, що володіють схожими антигенними, морфологічними, біохімічними характеристиками. Вони не можуть вільно існувати поза клітками організму господаря, не можуть самостійно синтезувати такі життєво необхідні з'єднання, як АТФ, а використовують для цього системи біоенергетики кліток макроорганізму.

Хламідії як біологічно своєрідні "енергетичні" паразити різних кліток-господарів володіють унікальним циклом внутріклітинного розвитку. Найдрібніші спороподібні елементарні тільця не мають аналогів серед бактерій, фільтруються через бактерійні фільтри і не ростуть на штучних живильних середовищах. У зв'язку з цим хламідії кардинально відрізняються від всіх інших бактерій і тому виділені в особливий порядок - Chlamidiales, що включає одне сімейство- Chlamidiaceas, що містить один рід - Chlamуdiа, хоча ряд біологічних ознак і дані електронної мікроскопії доводять їх приналежність до грамнегативних.

Рід Chlamуdia об'єднує 4 види: C. psittaci, C. trachomatis, C. pneumoniae і C. pecorum (табл.2.1).

Таблиця 2.1- Класифікація хламідій [5].

Таким чином, хламідії близькі по структурі і хімічному складу до класичних бактерій, але не володіють багатьма метаболічними механізмами, необхідними для самостійного розмноження. Особливостями хламідій є:

 Обов'язковий внутрішньоклітинний енергозалежний від хазяїна паразитизм

 Унікальний цикл розвитку.

Бактеріоподібні характеристики хламідійної клітини:

 Збереження морфологічної суті на протязі всього життєвого циклу

 Ділення вегетативних форм

 Наявність клітинної стінки

 Чутливість до ряду антибіотиків широкого спектру дії

 Наявність загального родоспецифічного антигена.

Все це визначає самостійне положення цих мікроорганізмів серед прокаріот [5].

3. Характеристика будови та морфології представників роду Chlamydia

3.1 Морфологічні особливості

Хламідії є групою прокаріотних мікроорганізмів і мають вид дрібних грамнегативних коків. Добре видні в не зафарбованому стані при мікроскопії вологих препаратів під склом за допомогою фазовоконтрастної оптичної системи [6]. Це облігатні внутрішньоклітинні паразити, представлені двома формами, що відрізняються, і що мають загальний груповий антиген [7].

Із-за невеликих розмірів і нездатності виживати на неживих бактеріологічних середовищах хламідії вважалися вірусами. У табл. 3.1. перераховані характеристики Chlamydia порівняно з бактеріями, мікоплазмами і вірусами.

Таблиця 3.1 - Порівняльна характеристика хламідій, бактерій, мікоплазм та вірусів [2].

Дві форми мікроорганізмів, що відрізняються, позначають як елементарні та ініціальні (або ретикулярні) тільця. Елементарні тільця є невеликими частинками розміром близько 300 нм. Це транспортні форми, високо інфекційні, адаптовані до виживання в неклітинному середовищі, не піддаються дії антибіотиків [8], при забарвленні по Гімзе дають рожево-фіолетовий відтінок. Вони оточені оболонкою, яка представлена жорсткими тришаровими структурами, аналогічними клітинним стінкам грамнегативних бактерій, вміщують нуклеоїд та протопласт, що забезпечує витривалість до факторів зовнішнього середовища при переносі від клітини до клітини [9]. Розмір ініціальних (ретикулярних) тілець 800-1200 нм, вони мало інфекційні і є внутріклітинними репродуктивними формами, що забарвлюються по Гімзе в голубуватий колір. Ініціальні тільця, отримали свою назву, оскільки вони з'являються на самому початку розвитку хламідійних включень. Клітинна оболонка ініціальних тілець тонша і ніжніша, ніж у елементарних, і тісніше прилягає до клітинної мембрани. Цей факт має важливе значення, оскільки дозволяє здійснюватися дифузії матеріалу включень, що розвиваються [2]. Елементарні тільця мають більшу електронну щільність, ніж ядерний матеріал, я також фібрилярний нуклеоїд. Проміжні тільця — проміжна стадія між елементарними і ретикулярними тільцями [9]. Форми їх досягають 500-1000 нм і навіть до гігантських розмірів діаметром 2-3 мкм діляться бінарно, або способом внутрішньої фрагментації. Знання про наявність проміжних форм має практичне значення і важливе при мікроскопії мазків [10]. Життєвий цикл хламідій в оптимальних умовах росту в еукаріотичних клітинах складає 17-40 год [6].

3.2 Будова бактеріальної клітини хламідій

3.2.1 Мембрана та внутрішньоклітинні структури

Хламідії мають досить складну структурну організацію. Зовнішня мембрана, хімічний склад якої відповідає складу такої ж у грамнегативних бактерій [6], представлена в більшості ліпополісахаридом (ЛПС ), який вміщує детермінанти родової серологічної специфічності збудника. Вона складається із внутрішньої цитоплазматичної та зовнішньої мембран( обидві є подвійними, що забезпечує міцність клітинної стінки) [4]. В ній у великій кількості вміщуються ліпіди і пептидоглікан, до складу якого входить н-ацетилмурамова кислота [9]. Антигенні властивості хламідій визначаються внутрішньою мембраною [4].

Клітинна оболонка частинок містить лізин і D-аланін, але не має диамінопімелової кислоти. Дискутабельним є наявність N-ацетилмурамової кислоти (її виявляють тільки у бактерій). Структура клітинної оболонки ініціальних тілець (РТ) відрізняється від структури елементарних тілець (ET) тим, що пептидоглікани не сполучені пептидними містками. Можливо, що це збільшує проникність аденозинтрифосфату через клітинну оболонку ініціальних тілець. Передбачається, що пептидоглікан має інші функції, відмінні від інших бактерій [4]. На відміну від мікоплазм хламідії не містять холестеролу в клітинних оболонках. Спостерігаються в значних кількостях ліпіді і карбондигідратів, але частка нуклеїнових кислот не велика [2].

Оскільки хламідії є облігатними внутріклітинними паразитами, їх внутрішня будова набагато простіша, ніж у вільноживучих бактерій, багато органели зредуковані, або відсутні взагалі. Так головною їх ознакою є відсутність мітохондрій, і дані бактерії забезпечують своє існування за рахунок енергії клітин-хазяїна, тобто, використовують їх АТФ [11].

На відміну від вірусів, хламідії містять як ДНК (ядерний апарат), так і рибосоми [7]. Геном хламідії має невеликий розмір і складає не більше 15% генома кишкової палички. Він складається з хромосоми, що містить 1042519 пар основ (58,7% ) і плазміди, що має в своєму складі 7493 пара основ. Аналіз генома дозволив виділити 894 гени, що кодують різні білки. Схожість з раніше дослідженими білками інших бактерій дозволила визначити функціональне призначення 604 (68%) кодованих білків. 35 (4%) білків були схожі з білками, що є у інших бактерій. У тих, що залишилися 255 (28%) білках послідовності були несхожі раніше вивчені. Аналіз білкових послідовностей показав, що 256 (29%) хламідійних білків групуються в 58 сімейств в межах генома подібно до групування білків у бактерій з невеликим геномом, таких як мікоплазми і Haemophilus influenzae [4]. Так само як і в бактерійних клітинах, виявлена рибосома 70S, що підрозділяється на компоненти 30S і 50S. Описана наявність вісімнадцяти амінокислот. Важливим моментом, що відрізняє хламідії від вірусів, є виявлення циклогексіміда [Tribby, Friis, Moulder, 1973]. Цей компонент інгібує синтез рибосом в еукаріотних клітинах, отже, на відміну від вірусів хламідії синтезують свій власний ДНК-протеїн [2].

3.2.2 Антигени

Хламідії володіють специфічними антигенами. Один з них - термостабільний групоспецифічний – являє собою ліпоглікопротеїд, інший - термолабільний видоспецифічний антиген [6].

Всі хламідії мають загальний груповий, родоспецифічний антиген (ліпополісахаридний комплекс, реактивною половиною якого є 2-кето-3-дезоксиоктановая кислота), що використовується при діагностиці захворювання імунофлуоресцентними методами із специфічними антитілами.

Білки MOMР (Major Outer Membrane Protein) і OMР-2 (Outer membrane proteins) містять видо- і серотипоспецифічні епітоти. Проте в них є також області з високою схожістю серед видів (родоспецифічні епітоти), що зумовлює можливість появи перехресних реакцій. Основний білок клітинної мембрани і багаті цистеїнами інші білки зв'язані дисульфідними зв'язками. Виявлено п'ять генів дисульфізв'язаних ізомераз, що можливо грають роль в реструктуризації цистеїнбагатих білків при диференціації елементарних тілець в ретикулярні. У Сhl. trachomatis виявлено 9 генів, що кодують поверхневі мембранні білки, у Chlamydia рneumonia -18 [4]. У таблиці 3.2 наведені пізні групи антигенів у хламідій та їхній хімічний склад:

Таблиця 3.2 - Антигени хламідій (по Mardh P., 1990) [4]

3.2.3 Особливості поверхневих структур елементарних та ретикулярних тілець

Раніше методом скануючої електронної мікроскопії на поверхні хламідій були виявлені куполоподібні структури, пронизані Мікрофіламентами. Мікрофіламенти, що виходять з їх центру досягають мембрани включень і пронизують її. Функцію цієї структури пов'язують з транспортом живильних речовин від еукаріотичних клітин до паразита. Виявлення в геномі хламідій генів, що кодують апарат для 3 типу секреції, який зумовлює вірулентність грамнегативних бактерій, дозволив припустити, що це утворення здійснює передачу сигналу від паразита до еукаріотичних клітин [4].

Як уже згадувалося, спороподібна форма (елементарні тільця) забезпечує реалізацію механізму передачі інфекції і виживання вигляду в зовнішньому середовищі [12]. Вегетативна форма (ретикулярні тільця) забезпечує репродукцію організму усередині клітин організму-хазяїна, але не здатна інфікувати інші клітки. Ці форми розрізняються по ультраструктурі і фізіологічним потенціям [13]. На поверхні очищених елементарних і ретикулярних тілець збудника менінгопневмонії (С. psittaci) були описані своєрідні трубчасті відростки діаметром 5 - 6 нм і завдовжки 35-40 нм, що начиняються, мабуть, від цитоплазматичної мембрани і що проходять через клітинну стінку [14].

На поверхні деяких елементарних тілець виявили кільцеподібні структури діаметром 15-22 нм, що мали світліший центр діаметром 4-7,5 нм. Вони були розташовані в гексагональній упаковці з відстанню між центрами 45 нм.


8-09-2015, 23:16