По данным Всемирной организации здравоохранения, число случаев заболевания туберкулезом (ТБ) в мире в 2021 году достигло 10,6 миллиона, что на 4,5% больше, чем в 2020 году.
Это указывает на острую необходимость разработки мер по борьбе с этим заболеванием. На разнообразный иммунный ответ хозяина на Mycobacterium tuberculosis (Mtb), возбудителя туберкулеза, влияют как факторы хозяина, так и бактерий. Патологической отличительной чертой Mtb-инфекции у человека является образование гранулемы - высокоорганизованной клеточной структуры в месте инфицирования. Хотя гранулемы считаются защитой хозяина, поскольку они удерживают Mtb в ограниченном пространстве, бактерии могут использовать эти гранулемы, чтобы избежать уничтожения иммунными клетками хозяина. Таким образом, судьба Mtb, течение инфекции и прогрессирование заболевания в значительной степени определяются на уровне гранулем.
Гранулемы гетерогенны, состоят из разнообразной смеси иммунных и неиммунных клеток, что проявляется в спектре заболеваний туберкулезом у человека и воспроизводится в различных животных моделях Mtb-инфекции. Однако гранулемы постоянно развиваются, подвергаясь казеозному некрозу и кавитации у пациентов с активным легочным туберкулезом, но это наблюдается только у нечеловекообразных приматов и в моделях Mtb-инфекции у кроликов. В то время как полостные гранулемы способствуют распространению бактерий, высококлеточные «твердые» гранулемы содержат бактерии в ядре. Важно отметить, что гранулемы окружены слоем фиброзного материала, состоящего из различных типов коллагенов и эластина, секретируемых макрофагами и фибробластами, окружающими гранулемы. Эти фиброзные ядра создают остаточное повреждение паренхиматозной ткани, что препятствует успешному проникновению антибиотиков в гранулему для уничтожения Mtb. Однако механизм образования коллагена и природа коллагеновых волокон, составляющих фиброзную зону гранулемы, до конца не изучены.
В статье Song et al. описывается автоматизированный количественный анализ для определения характеристик фиброза различных типов гранулемы с использованием 16 типов тканей больных туберкулезом и срезов легких, полученных на модели Mtb-инфекции у морских свинок. Авторы использовали традиционный метод окрашивания трихромом Массона для визуализации степени фиброза в различных типах гранулемы легкого. Для дальнейшей характеристики характера фиброза в гранулемах авторы использовали новую двухфотонную возбуждаемую флуоресценцию (TPEF), не требующую окрашивания, с использованием второй гармонической генерации (SHG).
Результаты этих анализов показали, что в фиброзной области преобладает агрегированный коллаген, состоящий из коротких и толстых кластеров размером 200-620 нм, по сравнению с длинными и толстыми рассеянными коллагенами размером 200-300 нм. Кроме того, в гранулемах различных тканей был обнаружен повышенный уровень матриксной металлопротеиназы-9. Данное исследование представляет собой ценный инструмент количественной визуализации, позволяющий получить представление о динамике фиброза в туберкулезных гранулемах. Дальнейшее изучение и совершенствование таких методов для понимания механизма фиброза в гранулемах ТБ будет способствовать разработке новых стратегий по предотвращению последствий ТБ и эффективному уничтожению Mtb в гранулемах.
Иммунные клетки хозяина распознают микобактерии с помощью различных рецепторов распознавания образов (PRR), таких как Toll-подобный рецептор (TLR). TLR распознает патоген-ассоциированные молекулярные паттерны (PAMPs), включая липопротеины и липополисахариды, которые присутствуют в бактериях. TLR1 распознает три-ацилированный липопептид, а TLR6 - ди-ацилированный липопептид. TLR1 распознает 19 кД липопротеин Mtb, а TLR2 распознает 19 кД липопротеины, липоарабиноманнан и другие PAMPs Mtb.
Исследование Varshney et al. показало ассоциацию между делецией TLR2 (от -196 до -174) и полиморфизмом гена TLR1 743 A > G и лекарственно-устойчивым легочным туберкулезом в популяции из Агры, Уттар-Прадеш, Индия. Результаты исследования свидетельствуют о том, что в данной популяции гетерозиготный (Ins/Del) генотип и делеционный аллель полиморфизма TLR2 deletion (-196 - -174) связаны с повышенным риском развития лекарственно-устойчивого ТБ. Кроме того, полиморфизм гена TLR1 743 A > G, генотип A/G и аллель G ассоциированы со здоровым контролем, что предполагает защитную роль против ТБ и требует дальнейшего изучения.
Исследование Choreño-Parra et al., направленное на изучение полезности системного индекса иммуновоспаления (SII), фибриногена и T-SPOT.TB для различения активного туберкулеза легких (ТБЛ) и нетуберкулезных заболеваний легких. В результате исследования был сделан вывод о том, что SII и фибриноген положительно коррелируют со степенью туберкулезного воспаления и бактериальной нагрузкой. Совместное определение SII, фибриногена и T-SPOT.TB позволяет отличить активный ТБЛ с положительным результатом T-SPOT.TB от нетуберкулезного заболевания легких.
Протеолитическая активность А-дезинтегрина и металлопротеиназы 17 (ADAM17) регулирует высвобождение фактора некроза опухоли (TNF) и рецепторов TNF (TNFRs) с поверхности клеток. Эти молекулы играют важную роль в формировании врожденных иммунных реакций при туберкулезе и образовании гранулемы. Данный обзор также включает результаты исследований, свидетельствующие о роли SNPs ADAM17 в генетической восприимчивости к туберкулезу.
Помимо туберкулеза, нетуберкулезные микобактерии (НТМ), также называемые «атипичными микобактериями» или «микобактериями, отличными от микобактерий туберкулеза», представляют собой серьезную угрозу для здоровья человека, особенно среди уязвимых групп населения во всем мире. Эти повсеместно распространенные организмы раньше считались бактериями окружающей среды и оппортунистическими бактериями, однако последние клинические исследования показывают, что число заболеваний, вызванных НТМ, растет во всем мире.
Из-за сходства характеристик с Mtb, таких как кислотоустойчивость и механизм патогенеза, диагностика и передача НТМ в эндемичных популяциях недооцениваются. Кроме того, в настоящее время существует ограниченное количество эффективных методов лечения НТМ-инфекций, хотя несколько препаратов находятся в процессе оценки. Однако большинство противотуберкулезных препаратов первой линии неэффективны для лечения НТМ-инфекций. Таким образом, несмотря на продолжающееся распространение НТМ-инфекций, существующие в настоящее время меры по диагностике и лечению НТМ-инфекций недостаточно разработаны и требуют срочного внимания.
На сегодняшний день описано более 200 видов НТМ, распространенность которых значительно варьируется в зависимости от географических регионов и популяций. Важно отметить, что лишь небольшая часть видов НТМ является условно-патогенными микроорганизмами, в основном это комплекс Mycobacterium avium (MAC), комплекс Mycobacterium abscessus (MABC) и Mycobacterium kansasii (M. kansasii), которые в совокупности являются возбудителями большинства НТМ-инфекций человека. Кроме того, на MAC, MABC и M. kansasii приходится >95% легочных заболеваний, вызванных НТМ.
В половине случаев легочных НТМ инфицирующие бактерии не вызывают инвазивного заболевания, а просто колонизируют ткани. Эта способность колонизировать ткани хозяина, не вызывая инвазивного заболевания, в конечном итоге усложняет как диагностику, так и лечение НТМ-инфекций. Кроме того, клиническое значение колонизации НТМ и, в частности, факторы риска, предрасполагающие к инфицированию НТМ, описаны недостаточно и до сих пор остаются загадкой для медицинских работников в клинике и исследователей в лабораториях.
Действительно, даже когда НТМ вызывают легочные заболевания, в ~10% случаев из образцов мокроты выделяется более одного вида НТМ, который обычно является либо MAC, либо MABC. Кроме того, было показано, что оба вида образуют биопленки в легочных поражениях и сохраняются в различных микробных сообществах, особенно у пациентов с уже существующими заболеваниями легких, такими как бронхоэктазы, перенесенный туберкулез или хроническая обструктивная болезнь легких. Это существенные пробелы в знаниях, которые создают проблемы для фармакологии и микробиологии НТМ.
В обзорной статье Conyers и Saunders подробно обсуждаются современные проблемы и перспективы лечения НТМ. Различные стратегии, адаптированные для определения текущих схем лечения, и проблемы, связанные с такими подходами к лечению инфекций, вызванных различными видами НТМ, были объяснены в соответствующей литературе с конца 1990-х до начала 2000-х годов. Важно отметить, что в данном обзоре обобщены результаты пяти клинических исследований, проведенных для оценки эффективности ингаляционного липосомального амикацина с другими дополнительными антибиотиками для лечения НТМ-инфекций, и сделан вывод о необходимости дополнительных исследований по оптимизации препаратов для устранения потенциальных неблагоприятных эффектов, связанных с лекарственными взаимодействиями при комбинированной терапии.
Кроме того, в данном обзоре проанализировано 15 активных клинических испытаний, направленных на оптимизацию схем лечения НТМ-инфекции, и освещены такие проблемы, как антибиотикорезистентность, тестирование на лекарственную чувствительность и физиологические показатели бактерий, включая образование биопленок, морфологию колонии и осложнения, связанные с клеточной стенкой бактерий, для эффективной лекарственной терапии. Наконец, в обзоре обсуждаются новые методы лечения, такие как фаговая терапия и недавно одобренные антибактериальные препараты для борьбы с НТМ-инфекциями. Эти меры должны помочь эффективно контролировать заболевания НТМ во всем мире.
В исследовании Meliefste et al. представлен обширный обзор литературы, посвященной характеристике биопленок M. abscessus. В своем обзоре авторы подчеркнули значительные различия в методах и методиках культивирования биопленок, которые существуют и применялись для изучения биопленок M. abscessus. Кроме того, авторы обсуждают важность селекции штаммов M. abscessus и роль, которую она играет в формировании биопленок. В предыдущих исследованиях был сделан вывод, что только гладкий морфотип образует биопленки, однако последующие исследования показали, что шероховатый морфотип также может образовывать биопленку и что эти различия между исследованиями в значительной степени связаны с различиями в экспериментальных условиях и штаммах.
Авторы также обсудили роль культуральной среды (Middlebrook 7H9, Synthetic Cystic Fibrosis Medium) и специфических компонентов, таких как Tween 80, железо и магний. Наконец, авторы также обсудили тестирование лекарственной активности на биопленках M. abscessus, показав, что традиционные антимикобактериальные препараты относительно неэффективны против биопленок M. abscessus, что подчеркивает значительную глобальную проблему в лечении хронических легочных инфекций, вызванных M. abscessus.
Другое исследование, проведенное Narimisa et al., включало систематический обзор и мета-анализ распространенности M. kansasii в клинических и экологических изолятах. Из 6 640 отобранных публикаций только 134 (118 клинических и 16 экологических) соответствовали критериям включения для анализа распространенности M. kansasii. При анализе распространенности M. kansasii в образцах окружающей среды два исследования, посвященные изучению распространенности в почве, выявили уровень распространенности 0,5%, а 15 исследований, посвященных изучению распространенности в образцах воды, выявили распространенность M. kansasii на уровне 6,4%. В целом, распространенность M. kansasii в образцах окружающей среды составила 5,8%.
При изучении географического распределения распространенности M. kansasii было выявлено, что она была самой высокой в Европе - 12,1% и самой низкой в Северной Америке - 2,6%, а распространенность значительно возросла с 4,9% в 1990-2000 годах до 8,9% в 2021-2022 годах. В целом, данное исследование показало, что распространенность M. kansasii значительно выше, чем считалось ранее, и демонстрирует необходимость усиления эпиднадзора и эффективных стратегий управления и инфекционного контроля.
Аналогичным образом, Nguyen et al. представили всеобъемлющую обзорную статью в которой обобщили механизмы антибиотикорезистентности M. abscessus. Авторы подчеркивают недостаточное количество лекарственных препаратов против M. abscessus, что в значительной степени обусловлено существующими подходами к поиску лекарственных препаратов, основанными на скрининге библиотек антимикобактериальных препаратов, которые в значительной степени неэффективны из-за присущих M. abscessus механизмов резистентности. Кроме того, авторы обратили внимание как на обширные внутренние признаки резистентности M. abscessus, так и на новые приобретенные признаки резистентности, возникающие в результате спонтанных мутаций в определенных генах под воздействием антибиотиков после длительного применения.
В этом обзоре авторы обсуждают ферменты, модифицирующие/инактивирующие антибиотики, такие как аминогликозиды, β-лактамы, рифампицин и активные производные (например, рифабутин), а также ферменты, модифицирующие мишени, такие как макролиды, и обширный репертуар эффлюксных насосов, которыми обладает M. abscessus для экструзии антимикробных препаратов различных классов. Наконец, авторы обсуждают приобретенную резистентность M. abscessus к недавно открытым соединениям, таким как ингибиторы MmpL3, и подчеркивают настоятельную необходимость ускорить открытие новых классов антимикробных препаратов для терапии M. abscessus, чтобы преодолеть врожденные и приобретенные механизмы резистентности.
Tan et al. провели сравнительный геномный и микробиологический анализ, чтобы углубить наше понимание механизмов приобретения сидерофорного железа у экологических и респираторных изолятов НТМ с Гавайских островов. Железо - критический элемент, необходимый для многих физиологических процессов, поэтому оно жестко регулируется как человеком-хозяином, так и микобактериальными патогенами. Поэтому гипотезы, выдвинутые Tan et al., актуальны для объяснения географического разнообразия НТМ и связанных с ним паттернов вирулентности, особенно в контексте лекарственной и иммунной толерантности, а также способности патогена сохраняться в гранулематозных поражениях.
В данном исследовании авторы выделили M. abscessus, M. porcinum и M. intracellulare subsp. chimaera (далее - M. chimaera), использовав для дальнейшего анализа 51 изолят (28 респираторных и 23 экологических). В целом авторы обнаружили, что изоляты респираторного НТМ демонстрировали значительно более высокое среднее количество микобактерий туберкулеза по сравнению с непатогенными экологическими видами. Исключение составили M. chimaera с Гавайских островов, которые, естественно, имели большее количество генов mbt из-за более высокого содержания железа в окружающей среде.
Кроме того, авторы осветили роль ESX-3 - системы секреции типа VII, которой обладают микобактерии и которая играет известную роль в приобретении железа. В данном исследовании авторы показали, что количество генов ESX-3 было значительно увеличено в экологических изолятах M. chimaera по сравнению с респираторными изолятами, но оставалось неизменным для M. abscessus и M. porcinum. Наконец, авторы провели анализ сидерофоров in vitro в условиях низкого содержания железа и показали, что и M. abscessus, и M. porcinum растут лучше, чем M. chimaera. Авторы пришли к выводу, что необходимы дальнейшие исследования для понимания роли приобретения железа изолятами НТМ и вклада условий дыхания хозяина в стимулирование использования сидерофоров железа.
В целом, статьи, представленные в данном обзоре поставили больше вопросов, чем дали ответов на представленные данные, и выявили значительные пробелы в знаниях, которые необходимо устранить в области изучения микобактерий. В частности, как отмечают авторы, роль приобретения железа клиническими изолятами НТМ вызвала вопросы о том, будут ли пищевые добавки железа смягчать или усугублять инфекции. Кроме того, ограничиваются ли эти наблюдения НТМ, которые растут на агаре, а также теми, которые растут только в жидких средах? Является ли экспрессия генов сидерофоров железа преимуществом для клинических изолятов in vivo? Кроме того, корреляция этих физиологических данных с клиническими маркерами вирулентности НТМ, такими как скорость роста бактерий, морфология колоний, фенотип или минимальная ингибирующая концентрация лекарств, будет иметь решающее значение для применения этих результатов в борьбе с инфекциями НТМ во всем мире.
Исследовательская тема внутренней резистентности и лекарственной устойчивости к используемым в настоящее время химиотерапевтическим средствам находится в центре внимания трех обзоров этой серии. Это «известные неизвестные», нарушающие рекомендации по стандартизированному лечению Американского торакального общества (ATS)/Общества инфекционных болезней Америки (IDSA) и Европейского общества клинической микробиологии и инфекционных заболеваний (ESCMID). Несмотря на то что в двух из этих обзоров основное внимание уделяется MABC, темы и выводы применимы и к MAC.
Макролиды, такие как кларитромицин и азитромицин, и аминогликозиды, такие как амикацин, составляют основу химиотерапии при лечении и ведении НТМ-инфекций. До недавнего времени не проводилось серьезных исследований фармакокинетики (ФК) и фармакодинамики (ФД) для определения доз и режимов дозирования препаратов для этих организмов. Большинство используемых в настоящее время схем терапии и доз были разработаны на основе схем, применяемых для Mtb, несмотря на гетерогенность клинических фенотипов и тот факт, что многие виды НТМ обладают высокой лекарственной резистентностью. По этой причине оптимальные комбинации препаратов неизвестны, продолжительность терапии плохо определена и поэтому клинические исходы повсеместно неудовлетворительны.
Нынешние клинические испытания, направленные на применение новых противотуберкулезных препаратов, описанные Conyers и Saunders, являются заметным событием. Но это лишь промежуточные результаты. Долгосрочным решением является применение нескольких схем лечения, направленных на каждый НТМ-организм. Как упоминалось ранее, каждый из этих видов НТМ имеет свои особенности с различными минимальными ингибирующими концентрациями и вызывает различные клинические заболевания (легочный, кожный, диссеминированный НТМ). Поэтому схемы лечения, разработанные с учетом ФК/ФД и целевых доз препаратов, учитывающие вариабельность ФК в популяции и вариабельность ФД, представляют собой золотой стандарт и должны быть приняты для быстрого ускорения поиска лекарственных препаратов и определения антимикробных терапий нового поколения.
