Жертва или тонкий расчет: L-формы бактерий избавляются от лишних органов
Бактериальные клетки за время своего существования на Земле преодолели множество испытаний. С тех пор, как они появились на планете, прошло 3,5 млрд лет. Множество видов живых организмов за это время просто бесследно исчезли с лица Земли, но не крошки-бактерии. Их невероятная «живучесть» не дает покоя ученым всего мира. За последние несколько десятилетий микробиология совершила большой прорыв, изучая изменчивость организмов в зависимости от условий обитания. Например, были открыты L-формы бактерий, которые не боятся воздействия антибиотиков. Они выживают в среде, которая для других видов оказалась бы губительной.
Что говорит наука
Своим названием микроорганизмы L-формы обязаны ученым из Листеровского института, расположенного в Лондоне. Именно там впервые обнаружили специфическую изменчивость клеток, которые утратили (целиком или фрагментарно) клеточную стенку.
Следует отметить, что клеточная стенка не представляет собой жизненно важный орган. Бактериальная клетка вполне способна обходиться и без нее. Лишаясь клеточной стенки под воздействием всевозможных факторов, патогенные микробы теряют свою способность инфицировать живые организмы.
В микробиологии принято классифицировать микроорганизмы с видоизмененной клеточной стенкой на 3 основных вида, которые называются:
Протопласты — бактериальные клетки, которые целиком утратили клеточную стенку. Органоиды в них защищены исключительно цитоплазматической мембраной. Образование протопластов свойственно грамположительным бактериям.
Сферопласты способны сохранять фрагменты клеточной стенки. Образуются они в основном из грамотрицательных микроорганизмов.
Протопласты и сферопласты в несколько раз превосходят по размеру исходные клетки. Тем не менее в них полностью сохраняется вся специфика обмена веществ:
Микробиология установила, что в исходное состояние такие бактерии возвращаются очень редко. Чаще всего они погибают либо переходят в L-формы.
Когда антибиотики бессильны
Видоизменяются клетки в L-формы вследствие бесконтрольного роста исходных бактерий. Поэтому их изменчивость не имеет определенных очертаний и размера. Ученые в своих исследованиях сталкиваются с микроорганизмами:
Кроме того, все L-формы подразделяются на 2 типа:
Стабильные L-формы совершенно утратили клеточную стенку, что делает их очень схожими с протопластами. Вероятность возврата к первоначальной структуре крайне невелика, поэтому стабильные L-формы сохраняют видоизмененную структуру даже в благоприятной среде.
Нестабильные L-формы сохранили фрагменты клеточной стенки и при исчезновении фактора, вызвавшего изменчивость, возвращаются в исходное состояние.
Одним из главенствующих факторов, влияющих на образование видоизмененных бактериальных клеток, является массовое использование антибактериальных препаратов в медицинской практике. Фенотипическая изменчивость прокариот в таком случае является защитой от разрушительного влияния антибиотиков. Микробы стремятся выжить, во что бы то ни стало. Они оседают в лимфатических узлах или очагах поражения организма и в полусонном состоянии ждут благоприятного момента, чтобы опять приобрести исходную структуру.
Микробиология называет одну из причин, которая провоцирует фенотипическую изменчивость бактерий. Это способность всех живых организмов приспосабливаться к окружающей среде. Бактериям L-формы присуща способность не только существовать в условиях антибактериальной среды, но и размножаться. Устойчивость к медпрепаратам может длительно сохраняться после окончания терапии.
Коварный микоплазмоз
Одними из представителей микроорганизмов, способных приобретать L-форму, являются микоплазмы. Они вызывают острое инфекционное заболевание дыхательных путей, которое называется микоплазменной пневмонией.
Микоплазмы проникают в человеческий организм воздушно-капельным путем. Источником заражения служит человек, инфицированный респираторным микоплазмозом. Проникая в дыхательные пути, микоплазмы становятся виновниками образования на слизистой оболочке воспалительных инфильтратов.
Протекает заболевание по типу ОРЗ либо пневмонии. Лечение микоплазменной пневмонии не проводится традиционными лекарственными препаратами, которые обычно используются в медицинской практике при лечении острых пневмоний. Такие лекарства не уничтожают микоплазмы, а просто провоцируют их переход в L-форму.
Заболевание обязательно требует своевременного лечения, иначе микоплазмы «перекочуют» в другие внутренние органы. Опасность инфекции для беременных состоит в том, что микоплазмы передаются от матери плоду.
Особой группой риска являются маленькие дети. Ведь их иммунная система еще не полностью сформировалась и часто не способна противостоять инфекции. Родителей должен насторожить постоянный кашель, который не прекращается у ребенка более 2 недель. В таком случае существует большая вероятность, что малыша атаковали микоплазмы.
Туберкулез
Страшное заболевание, ставшее настоящим бичом человечества, называется туберкулез. Его лечение требует длительного времени и значительных усилий со стороны как пациента, так и врачей.
У больных туберкулезом при обследовании часто выделяют бактерии, у которых отсутствует клеточная стенка. Такая изменчивость микобактерий связана с тем, что они стремятся выжить в организме человека, принимающего противотуберкулезные препараты. Воздействие лекарств на возбудителей туберкулеза способствует образованию микобактерий L-формы.
Ослабленные микобактерии туберкулеза теряют свои пагубные для человека способности. Но они остаются «жить» в организме, и способны принять первоначальный вид. Поэтому вторичный туберкулез часто проявляется у людей, прекративших прием противотуберкулезных препаратов.
Вылечить туберкулез самостоятельно невозможно. Ранняя диагностика заболевания и своевременная противотуберкулезная терапия значительно повышают шансы больного на выздоровление.
Образование высшее филологическое. В копирайтинге с 2012 г., также занимаюсь редактированием/размещением статей. Увлечения — психология и кулинария.
L-ФОРМЫ БАКТЕРИЙ
L-ФОРМЫ БАКТЕРИЙ (син. L-фаза бактерий) — бактерии, полностью или частично утратившие клеточную стенку или предшественников ее биосинтеза, растущие в виде характерных мелких колоний. Впервые открыты в 1935 г. Клинебергер (E. Klieneberger) в культуре Streptobacillus moniliformis, выделенной К. Левадити с сотр. в 1932 г. из суставной жидкости больного эпидемической суставной эритемой. Streptobacillus moniliformis — грамотрицательная, гемоглобинофильная палочка с четковидными вздутиями на концах, хорошо растущая на кровяном (10—20%) агаре и свернутой сыворотке.
При изучении экспериментальной инфекции у крыс Клинебергер выделила несколько штаммов, содержащих, помимо типичных бактериальных форм, полиморфные микроорганизмы, весьма сходные по виду колоний и морфологии с плевропневмониеподобными организмами — pleuropneumoniae like organism (P PL О). Эти микроорганизмы были названы в честь Ин-та им. Листера — L-формой.
В течение многих лет Клинебергер рассматривала L-формы как представителей PPLO-симбионтов бактерий Streptobacillus moniliformis. Доказательством симбиотического существования двух разных микроорганизмов являлось отсутствие реверсии бактерий из L-форм на протяжении 13 лет (350 пересевов).
Разнообразные эксперименты амер. исследователя Дайнеса (L. Dienes) и др. доказали ошибочность концепции Клинебергер. Было показано, что L-формы Streptobacillus moniliformis, Fusiformis necrophorus и других бактерий способны реверсировать в исходный вид бактерий. Образование L-форм бактерий описано под названиями «L-трансформация», «L-конверсия», «индукция L-форм».
В. Д. Тимаковым и Г. Я. Каган были получены L-формы многих видов бактерий, изучены их биол, свойства и роль в патологии (ревмокардит, септический эндокардит, менингоэнцефалит, хрон, гонорея и др.).
Превращение в L-форму — свойство, по всей вероятности, присущее всем бактериям. Препараты, оказывающие L-трансформирующее действие, либо блокируют определенные звенья биосинтеза клеточных стенок, преимущественно пептидогликана (муреина), либо их разрушают. К препаратам, индуцирующим L-формы бактерий, относят: 1) антибиотики соответствующего спектра действия, напр, пенициллин, циклосерин, лизостафин и др.; 2) муролитические ферменты — лизоцим, эндоацетилгексозаминидазу фагоассоциированного лизина стрептококка группы С и др.; 3) нек-рые аминокислоты (глицин и др.).
Индукция L-форм бактерий зависит от условий и сред культивирования: необходимо создание физ.-хим. окружения, способствующего стабилизации осмотически хрупкой мембраны бактерий и предохраняющего L-формы от гибели.
Состав среды и условия культивирования варьируют в зависимости от вида бактерий, обязательны полутвердая и полужидкая концентрация агарового геля, присутствие нормальной лошадиной сыворотки и подбор осмотической концентрации солей, способствующих сохранению целостности цитоплазматической мембраны L-форм бактерий.
Различают нестабильные и стабильные L-формы бактерий. Нестабильные формы сохраняют нек-рые элементы клеточной стенки или ее предшественников и при пассажах на средах без L-индуцирующего агента реверсируют в исходный вид бактерий. Стабильные формы полностью утрачивают компоненты клеточной стенки и не способны ее восстановить, поэтому они не реверсируют в исходный вид бактерий, даже при многократном пассировании на средах без индуцирующего агента, а также на средах, содержащих сукцинат натрия или желатину, способствующих реверсии бактерий из L-форм.
L-формы бактерий растут в виде двух типов колоний — А. и В. Колонии типа А чаще присущи стабильным L-формам бактерий, они очень мелкие (50—100 мкм), врастают в агар, хорошо растут группами, единичные колонии часто не дают роста. Минимальные репродуцирующиеся элементы колоний типа А, полностью лишенные клеточной стенки, не имеют фаговосприимчивых рецепторов. Колонии типа В чаще присущи нестабильным L-формам бактерий, они более крупные, размером 0,5—2 мм, с нежным кружевным краем и врастающим в среду центром. В колониях преобладают шаровидные тела разной оптической плотности; субмикроскопических элементов в них меньше, чем в колониях типа А. Они сохраняют нек-рые элементы клеточной стенки, фаговосприимчивые рецепторы и могут агглютинироваться сывороткой исходного вида.
Дифференциация колоний на типы А и В условна, так же как и явление стабилизации L-форм. В культурах стабильных L-форм бактерий могут содержаться, колонии типа В, а в культурах нестабильных L-форм— колонии типа А.
В составе колоний L-форм бактерий содержатся: 1) сферические тела разной оптической плотности и размеров; 2) элементарные тельца или гранулы, располагающиеся группами, а также интрацеллюлярно в более крупных сферических образованиях или вакуолях; 3) плохо контурированные, бесформенные, все время растущие тела; 4) извитые формы; 5) крупные тела с включениями в виде вакуолей. L-формы бактерий отличаются полиморфизмом (рис. 1, 1—6) и вместе с тем принципиально одинаковы у разных видов бактерий/ что не позволяет дифференцировать их по морфол, признаку.
Наряду с утратой клеточной стенки у L-форм бактерий утрачиваются мезосомы, что приводит к непосредственному прикреплению цитоплазматической мембраны к нуклеоиду; восстановления мезосом в процессе реверсии не наблюдается.
Отсутствие клеточной стенки обусловливает дезорганизацию деления и множественность морфол, проявлений при воспроизведении L-форм бактерий. Размножаются L-формы бактерий делением, почкованием или дезинтеграцией клетки на мелкие гранулы.
Физиол., антигенные и патогенные особенности этих форм детерминированы структурой их цитоплазматической мембраны, и, возможно, цитоплазмы.
L-формы бактерий образуются не только in vitro, но и in vivo, они могут сохраняться в организме и реверсировать в исходную бактериальную форму.
На рисунке 2 приведены результаты получения L-форм S. typhi in vivo под влиянием пенициллина. Бактерии и антибиотик вводили одновременно интраперитонеально мышам. При введении 100 ЕД пенициллина на 1 г веса образовывались нестабильные L-формы, реверсирующие в исходные бактериальные формы через 24—48 час., к-рые вызывали гибель животных. При введении 2000 ЕД пенициллина на 1 г веса в течение 24—48 час. образовывались стабильные L-формы, подвергавшиеся фагоцитозу; гибели животных в ближайшие 5 сут. не наблюдалось. Аналогичные данные получены при изучении индукции in vivo L-форм других бактерий.
Разработана оригинальная схема выделения L-форм из патол, материала, к-рая позволила выделить и идентифицировать L-формы бактерий из цереброспинальной жидкости больных гнойным менингитом и ревмокардитом.
На рисунке 3 представлены микрофотографии L-форм, выделенных из крови больного ревмокардитом, и их ревертантов, образовавшихся в результате реверсии в стрептококки, впоследствии идентифицированные как Streptococcus hemolyticus группы А.
Антитела к стабильным L-формам Streptococcus hemolyticus обнаружены у 87,9% больных ревматизмом, у 77% больных инфекционно-аллергическим миокардитом и всего лишь у 11% здоровых людей (В. Д. Тимаков, Г. Я. Каган, 1973). L-формы разных видов бактерий обнаруживаются при хрон, бактериурии, пиелонефритах, абактериальных формах туберкулеза, ревмокардите и др.
Патогенность L-форм бактерий доказана экспериментально, известны хрон, артриты, вызванные интраартикулярным введением L-форм Streptococcus hemolyticus, ангина обезьян, осложненная интерстициальным миокардитом, индуцированная внутривенным введением L-форм Streptococcus hemolyticus, пиелонефриты крыс и кроликов, обусловленные L-формами бактерий рода Proteus и Streptococcus faecalis, менингоэнцефалит кроликов, связанный с L-формами менингококка, и листериоз овец и кроликов, вызванный введением L-форм Listeria monocytogenes. Патол, процессы, обусловленные L-формами бактерий, отличаются постепенным развитием патол. явлений, пролонгированным течением и персистенцией возбудителя в L-форме, поддерживающей переход заболевания в хрон, форму. Персистенция L-форм бактерий установлена экспериментально на L-формах Mycobacterium tuberculosis и Streptococcus hemolyticus.
При однократном внутрибрюшинном заражении белых мышей стабильными L-формами Streptococcus hemolyticus и последующем наблюдении в течение года антиген L-форм сохраняется во всех внутренних органах. На рисунке 4, 1 приведен пример локализации L-форм Streptococcus hemolyticus в селезенке через 3 нед. после инфицирования, на рисунке 4, 2 — через 27 нед. Длительная персистенция L-форм в организме сопровождается нарастанием повреждающего эффекта; развитием интерстициального миокардита и тяжелого гломерулонефрита.
Образование L-форм бактерий in vivo, их связь со многими хронически протекающими процессами, возможность реверсии бактериальных форм с восстановлением их вирулентности и возникновение вследствие этого не поддающихся эффективной терапии рецидивов поставили перед мед. микробиологией проблему изыскания способов борьбы с вариантами микроорганизмов, утратившими клеточную стенку (сферопласты, протопласты, L-формы). Поиски ведутся с двух диаметрально противоположных позиций: 1) предотвращение возможности индукции L-форм in vivo (путь, трудно контролируемый); 2) использование средств, индуцирующих образование L-форм, с последующим применением других препаратов, недейственных в отношении интактных клеток, но проникающих внутриклеточно лишь в L-формы бактерий и разрушающих их. Этот путь наиболее перспективный. Имеются данные об эффективности комбинаций пенициллина и канамицина, используемых для терапии пиелонефритов. Пенициллин индуцирует образование L-форм бактерий, к-рые разрушаются внутриклеточным проникновением канамицина, не действующего на интактные бактерии.
Библиогр.: Пешков М. А. Цитология бактерий, с. 151, М.—Л., 1955; Тимаков В.Д, и Каган Г. Я. L-формы бактерий и семейство mycoplasmataceae в патологии, М., 1973, библиогр.; они же, L-формы бактерий, семейство mycoplasmataceae и проблема микробного персистиро-вания, Журн, микр., эпид, и иммун., № 4, с. 3, 1977, библиогр.; Di enes L. The morphology of the Li of Klieneberger and its relationship to streptobacillus monoli-formis, J. Bact., v. 54, p. 231, 1947; D i e-nes L. a. Weinberger H. The L-forms of bacteria, Bact. Rev., v. 15, p. 245, 1951; Klieneberger E. The natural occurrence of pleuropneumonialike organisms, its apparent symbiosis with streptobacillus moniliformis and the other bacteria, J. Path. Bact., v. 40, p. 93, 1935; K li eneb erger-N obel E. Pleuropneumonia-like organisms (PPLO) mycoplasmataceae, L.— N. Y., 1962; Microbial protoplasts, spheroplasts and L-forms, ed. by L. B. Guze, Baltimore, 1968.
L-формы бактерий
Когда антибиотики бессильны
Видоизменяются клетки в L-формы вследствие бесконтрольного роста исходных бактерий. Поэтому их изменчивость не имеет определенных очертаний и размера. Ученые в своих исследованиях сталкиваются с микроорганизмами:
Кроме того, все L-формы подразделяются на 2 типа:
Стабильные L-формы совершенно утратили клеточную стенку, что делает их очень схожими с протопластами. Вероятность возврата к первоначальной структуре крайне невелика, поэтому стабильные L-формы сохраняют видоизмененную структуру даже в благоприятной среде.
Нестабильные L-формы сохранили фрагменты клеточной стенки и при исчезновении фактора, вызвавшего изменчивость, возвращаются в исходное состояние.
Одним из главенствующих факторов, влияющих на образование видоизмененных бактериальных клеток, является массовое использование антибактериальных препаратов в медицинской практике. Фенотипическая изменчивость прокариот в таком случае является защитой от разрушительного влияния антибиотиков. Микробы стремятся выжить, во что бы то ни стало. Они оседают в лимфатических узлах или очагах поражения организма и в полусонном состоянии ждут благоприятного момента, чтобы опять приобрести исходную структуру.
Микробиология называет одну из причин, которая провоцирует фенотипическую изменчивость бактерий. Это способность всех живых организмов приспосабливаться к окружающей среде. Бактериям L-формы присуща способность не только существовать в условиях антибактериальной среды, но и размножаться. Устойчивость к медпрепаратам может длительно сохраняться после окончания терапии.
Что говорит наука
Своим названием микроорганизмы L-формы обязаны ученым из Листеровского института, расположенного в Лондоне. Именно там впервые обнаружили специфическую изменчивость клеток, которые утратили (целиком или фрагментарно) клеточную стенку.
Следует отметить, что клеточная стенка не представляет собой жизненно важный орган. Бактериальная клетка вполне способна обходиться и без нее. Лишаясь клеточной стенки под воздействием всевозможных факторов, патогенные микробы теряют свою способность инфицировать живые организмы.
В микробиологии принято классифицировать микроорганизмы с видоизмененной клеточной стенкой на 3 основных вида, которые называются:
Протопласты — бактериальные клетки, которые целиком утратили клеточную стенку. Органоиды в них защищены исключительно цитоплазматической мембраной. Образование протопластов свойственно грамположительным бактериям.
Сферопласты способны сохранять фрагменты клеточной стенки. Образуются они в основном из грамотрицательных микроорганизмов.
Протопласты и сферопласты в несколько раз превосходят по размеру исходные клетки. Тем не менее в них полностью сохраняется вся специфика обмена веществ:
Микробиология установила, что в исходное состояние такие бактерии возвращаются очень редко. Чаще всего они погибают либо переходят в L-формы.
Одна бактерия способна приносить как пользу, так и вред
Некоторые микробы вызывают недуги, другие способны от них защитить, а иногда одна и та же бактерия может и навредить и оказать положительное влияние.
Например, Helicobacter Pylori — когда-то эти бактерии были широко распространены, обитая в телах практически всех людей на Земле, но сейчас они есть лишь у половины человечества. Большинство из этих бактерий не доставляют их «хозяевам» никаких неприятностей, но в некоторых случаях могут способствовать образованию болезненных язв в пищеварительном тракте (за работы по изучению влияния Helicobacter Pylori на возникновение гастрита и язвы желудка и двенадцатиперстной кишки австралийский врач Маршалл Барри в 2005-м году получил Нобелевскую премию).
Победить негативное влияние бактерии можно с помощью антибиотиков, но Блейзер и его коллеги обнаружили, что отсутствие этого микроорганизма может вызвать рефлюкс-эзофагит (повреждение слизистой оболочки) и даже рак пищевода.
Таким образом, некоторые бактерии могут быть как полезными, так и смертельно опасными.
Коварный микоплазмоз
Одними из представителей микроорганизмов, способных приобретать L-форму, являются микоплазмы. Они вызывают острое инфекционное заболевание дыхательных путей, которое называется микоплазменной пневмонией.
Микоплазмы проникают в человеческий организм воздушно-капельным путем. Источником заражения служит человек, инфицированный респираторным микоплазмозом. Проникая в дыхательные пути, микоплазмы становятся виновниками образования на слизистой оболочке воспалительных инфильтратов.
Протекает заболевание по типу ОРЗ либо пневмонии. Лечение микоплазменной пневмонии не проводится традиционными лекарственными препаратами, которые обычно используются в медицинской практике при лечении острых пневмоний. Такие лекарства не уничтожают микоплазмы, а просто провоцируют их переход в L-форму.
Заболевание обязательно требует своевременного лечения, иначе микоплазмы «перекочуют» в другие внутренние органы. Опасность инфекции для беременных состоит в том, что микоплазмы передаются от матери плоду.
Особой группой риска являются маленькие дети. Ведь их иммунная система еще не полностью сформировалась и часто не способна противостоять инфекции. Родителей должен насторожить постоянный кашель, который не прекращается у ребенка более 2 недель. В таком случае существует большая вероятность, что малыша атаковали микоплазмы.
Туберкулез
Страшное заболевание, ставшее настоящим бичом человечества, называется туберкулез. Его лечение требует длительного времени и значительных усилий со стороны как пациента, так и врачей.
Ослабленные микобактерии туберкулеза теряют свои пагубные для человека способности. Но они остаются «жить» в организме, и способны принять первоначальный вид. Поэтому вторичный туберкулез часто проявляется у людей, прекративших прием противотуберкулезных препаратов.
Вылечить туберкулез самостоятельно невозможно. Ранняя диагностика заболевания и своевременная противотуберкулезная терапия значительно повышают шансы больного на выздоровление.
L-формы бактерий
Это фенотипические модификации, или мутанты, бактерий, частично или полностью утратившие способность синтезировать пептодогликан клеточной стенки. Таким образом, L-формы — бактерии, дефектные по клеточной стенке. Свое название они получили в связи с тем, что были выделены и описаны в институте Листера в Англии в 1935 г. Образуются при воздействии L-трансформирующих агентов — антибиотиков (пенициллина, полимиксина, баци-трацина, венкомицина, стрептомицина), аминокислот (глицина, метионина, лейцина и др.), фермента лизоцима, ультрафиолетовых и рентгеновых лучей. В отличие от протопластов и сферопластов L-формы обладают относительно высокой жизнеспособностью и Выраженной способностью к репродукции. По морфологическим и культуральным свойствам они резко отличаются от исходных бактерий, что обусловлено утратой клеточной стенки и изменением метаболической активности.
L-формы бактерий полиморфны.»Встречаются элементарные тельца размером 0,2—1 мкм (минимальные репродуцирующие элементы), шары— 1—5, большие тела — 5—50, нити — до 4 мкм и более. Клетки L-форм имеют хорошо развитую систему внутрицитоплазматических мембран и миелино-подобные структуры. Вследствие дефекта клеточной стенки L-формы осмотически неустойчивы и их можно культивировать только на специальных средах с высоким осмотическим давлением; они проходят через бактериальные фильтры.
Различают стабильные и нестабильные L-формы бактерий. Первые полностью лишены ригидной клеточной стенки, что сближает их с протопластами; они крайне редко реверсируют в исходные бактериальные формы. Вторые могут обладать элементами клеточной стенки, в чем они проявляют сходство со сферопластами; в отсутствие фактора, вызвавшего их образование, реверсируют в исходные клетки.
Процесс образования L-форм получил название L-транс-формации, или L-индукции. Способностью к Lтрансформации обладают практически все виды бактерий, в том числе и патогенные (возбудители бруцеллеза, туберкулеза, листерии и Др.).
L-формам придается большое значение в развитии хронических рецидивирующих инфекций, носительстве возбудителей, длительной персистенции их в организме. Доказана трансплацентарная инвазивность элементарных телец L-форм бактерий.
Инфекционный процесс, вызванный L-формами бактерий, характеризуется атипичностью, длительностью течения, тяжестью заболевания, трудно поддается химиотерапии.