داروهای انتخابی خط دوم در درمان سل شامل فلوروکینولونها، آمیکاسین، کانامایسین، کاپرئومایسین، اتیونامید، پاراآمینوسیالیسیک اسید، سیکلوسرین، تیاکتازون میباشند. تمامی داروهای خط دوم درمان، گران قیمت بوده و کارایی و ویژگی پایینی داشته و سمیت بالایی دارند (Limeschenko E. et al., 2008).
تصویر۲-۱: مومیایی یافت شده در کـشور مصر،استخوان سـتون فقرات دارای بدشـکلی Pott،
کـه به دلیل بیماری سـل ایـجاد می شود.
۲-۲. مایکوباکتریومها
مایکوباکتریومها، ارگانیسمهای میلهای شکل، نازک و بدون تحرک متعلق به خانواده مایکوباکتریاسه و رده اکتینومیستالها و کلاس اکتینومایسه میباشند ( .(Rastogi N. et al., 200lدر حال حاضر تا ژانویه سال ۲۰۱۰ تعداد ۱۵۸ گونه مختلف در جنس مایکوباکتریوم شناسایی شده است (Limeschenko E. et al., 2008). این گونه ها طیف وسیعی از عفونتهای موضعی تا بیماریهای منتشر را در انسان و حیوانات ایجاد می کنند. اگرچه بعضی از گونه ها فقط در انسان عفونت ایجاد می کنند، سایر گونه ها از حیوانات گوناگونی جدا شده اند. همچنین گونه های زیادی در آب و خاک یافت شده اند. از بسیاری جهات، مایکوباکتریومها را بر اساس تفاوتهای بنیادی در اپیدمیولوژی و بیماری، به دو گروه اصلی:
۱-کمپلکسمایکوباکتریومتوبرکلوزیس (مایکوباکتریوم توبرکلوزیس، مایکوباکتریوم آفریکانوم، مایکوباکتریوم بویس، مایکوباکتریوم میکروتی و مایکوباکتریوم کانتی) که کند رشد و کلنی آنها فاقد پیگمان میباشند .
۲- مایکوباکتریومهای غیر توبرکلوزیس NTM[29]) یاMOTT[30] ) تقسیم می کنند (Collins C.H. et al., 1997).
۲-۳. طبقه بندی مایکوباکتریومها
با ظهور تکنولوژی تعیین توالی اسیدهای نوکلئیک و ژنوتایپینگ این امکان به وجود آمده است که ارتباط بهتری در توصیف مجدد ژنوتایپینگ و فنوتایپینگ موجود، فراهم شود. چنانچه این موضوع در تشخیص گونه های جدید هم موثر بوده است. نامگذاری باکتری ها به وسیله کد بین المللی صورت گرفته و نام صحیح مربوط به طبقه باکتری بر اساس درج باکتری در منابع معتبر علمی که دارای نشر طولانی و اعتبار قانونی در مجامع علمی هستند صورت میگیرد. از اوایل ژانویه ۱۹۸۰ نام باکتری های قبلی بر اساس لیست تائید شده نامگذاری باکتری[۳۱] انجام گرفت و هر باکتری که نام آن در لیست موجود نبود در نامگذاری قرار نمیگرفت. براساس علائم کلینیکی مهم، مایکوباکتریومها به ۳ گروه اصلی طبقهبندی میشوند:
۱- شدیداً پاتوژن، از جمله پاتوژنهای انسانی شامل مایکوباکتریوم توبرکلوزیس و مایکوباکتریوم لپره و پاتوژنهای حیوانی شامل مایکوباکتریوم بوویس.
۲- پاتوژنهای فرصتطلب (یا پاتوژنهای بالقوه) شامل مایکوباکتریوم سیمیه[۳۲]، مایکوباکتریوم آویوم و مایکوباکتریوم گزنوپی[۳۳].
۳- ندرتاً پاتوژن شامل ساپروفیتهایی مانند مایکوباکتریوم فلهای[۳۴] و مایکوباکتریوم اسمگماتیس[۳۵].
در میان پاتوژنهای بالقوه عبارت کمپلکس مایکوباکتریوم آویوم، مایکوباکتریوم اینتراسلولار-مایکوباکتریوم اسکوروفولاسئوم[۳۶] (MAIS) قبلا به گروهی از مایکوباکتریومهای کند رشد اطلاق میشد که از نظر خصوصیات ظاهری به هم شبیه و در برخی مواقع تفریق آنها از یکدیگر مشکل بود (Collins C.H. et al., 1997). امروزه واژه MAIS کاربرد چندانی ندارد بطوریکه با بهره گرفتن از تکنیکهائی مانند: هیبریدیداسیون اسید هستهای DNA-hybridisition))، آنالیز آنتیژنی و توانایی ارگانیسم در هیدرولیز اوره، مایکوباکتریوم اسکوروفولاسئوم به راحتی از مایکوباکتریوم آویوم و مایکوباکتریوم اینتراسلولار قابل تقکیک است. واژه دیگری که بسیار کاربرد دارد کمپلکس مایکوباکتریوم آویوم (MAC) است که دربر گیرنده دو گونه مایکوباکتریوم آویوم و مایکوباکتریوم اینتراسلولار میباشد که قبلا تحت گونه مجزا به نامهای مایکوباکتریوم آویوم تحت گونه آویوم، مایکوباکتریوم آویوم تحت گونه پاراتوبرکلوزیس و مایکوباکتریوم آویوم تحت گونه سیلواتیکم تشکیل میگردید. در بین گروه مایکوباکتریوم آویوم، مایکوباکتریوم پاراتوبرکلوزیس به جهت نیاز به مایکوباکیتین در محیط کشت از بقیه به راحتی قابل تفریق است (میانگین تقسیم آن ۴۸ ساعت ومدت زمان رشد حدود ۱۶ هفته است) (Bull T.J and Shanson D.C., 1992).
معمولاً و نه الزاماً مایکوباکتریومهای فرصت طلب، پاتوژنهائی کند رشد با میانگین تقسیم ۴۲-۱۲ ساعت بوده و میانگین لازم برای رشد آنها در محیط کشت اختصاصی حدود ۱۵ تا ۲۸ روز است. البته این در مورد مایکوباکتریوم لپره استثنا میباشد که توانائی رشد بر روی محیط مصنوعی را نداشته و تکثیر آن در حیوانات آزمایشگاهی بین ۷ تا ۱۴ روز بطول میانجامد. در مقابل بسیاری از پاتوژنهای نادر یا گونههای دیگر مایکوباکتریومهای ساپروفیت هم وجود دارند که دارای رشد سریعی بوده و متوسط تقسیم آنها بین ۲ تا ۶ ساعت متغیر است و زمان لازم برای رشد روی محیط کشت، در مورد باکتریهای اخیر ۱ تا ۷ روز است (Salfinger M and Pfyffer G.E., 1994).
رانیون (Runyon) مایکوباکتریهای آتیپیک را بر اساس خصوصیات فنوتیپی مثل داشتن رنگدانه و سرعت رشد به چهار گروه تقسیمبندی نمود. گروه های یک، دو و سه تنها شامل مایکوباکتریهای کند رشد بودند، مثل ارگانیسمهایی که به بیش از یک هفته زمان برای رشد نیاز دارند، در حالیکه گروه چهار شامل گونههای سریع رشد بوده که به یک هفته یا کمتر زمان برای رشد نیاز دارند.
۲-۳-۱. فتو کروموژن[۳۷]
گروه یک رانیون شامل گونههای میباشد که کلنیهایشان تنها در حضور نور قابلیت ایجاد رنگدانه را دارند (گونههای مهم آن از نقطه نظر پزشکی شامل مایکوباکتریوم کانزاسی و مایکوباکتریوم مارینوم میباشد).
۲-۳-۲. اسکوتوکروموژن[۳۸]
گروه دوم شامل گونههای اسکوتوکروموژن بوده (کلنیهای آنها در حضور و یا در غیاب نور تولید رنگدانه مینماید) که میتوان از مایکوباکتریوم گوردونه و مایکوباکتریوم اسکوروفولاسئوم نام برد.
۲-۳-۳. غیر کروموژن[۳۹]
گروه سوم شامل گونه های غیر کروموژن میباشند (کلنیهای بدون رنگ ایجاد می کنند) شامل مایکوباکتریوم آویوم، مایکوباکتریوم اینتراسلولار و مایکوباکتریوم گزنوپی میباشند.
۲-۳-۴. سریع الرشد[۴۰]
گروه چهارم رانیون شامل مایکوباکتریومهای سریع الرشد (گونه های مهم از نظر پزشکی شامل مایکوباکتریوم فورتوئیتوم و مایکوباکتریوم شلونئی است) (David H.L. et al., 1987).
۲-۴. باکتریولوژی سل
گونه های پاتوژنیک به کمپلکس مایکوباکترویوم توبرکلوزیس تعلق دارند. مایکوباکتریومها، باسیلهای غیرمتحرک و بدون اسپور هستند. محتوی گوانین و سیتوزین (G+C) در این باکتری ها نزدیک به ۶۱-۷۱% میباشد. محتوی لیپیدی این باکتری ها احتمالا بیشتر از تمام باکتری ها میباشد. مایکوباکتریوم و سایر جنسهای نزدیک (کورینه باکتری ها، گوردونا، تسوکامورلا، نوکاردیا، رودوکوکوس و دایتزیا Dietzia)) دارای ساختار و ترکیبات دیواره سلولی مشابهای هستند Barrera L., 2007)).
اعضای کمپلکس توبرکلوزیس، عوامل مختلفی هستند که توانایی ایجاد سل در انسان را دارند. این عوامل از لحاظ میزبان، مخزن و قابلیت انتقال از حیوانات، از هم تفکیک میشوند. M. tuberculosis و واریانتها یا زیر تیپهای منطقهای مایکوباکتریوم افریکانوم (Mycobacterium africanum) و مایکوباکتریوم کانتی (Mycobacterium canetti) پاتوژن های اولیه در انسان هستند. مایکوباکتریوم بوویس (Mycobacterium bovis) و مایکوباکتریوم میکروتی (Mycobacterium microti) عامل بیماری سل در حیوانات هستند که میتوانند به انسان منتقل شوند. بعضی از سویه های خاص جدا شده از بزها و خوک های آبی به نام مایکوباکتریوم کاپره (Mycobacterium caprae) و مایکوباکتریوم پینیپدی (Mycobacterium pinnipedi) که گاهی به عنوان زیرگونه یا واریانتهایM. bovis نامگذاری میشوند، نیز می توانند باعث ایجاد بیماری در انسان شوند. شاید محیط های مختلف این گونه ها باعث تفاوتهای مهم میکروبیولوژیکی اعضای این کمپلکس شده است. گونه های اشاره شده به همراه سویههای واکسن BCG اعضای کمپلکس را تشکیل می دهند (جدول ۲-۱). شباهت بالای ژنومی اعضای کمپلکس نیز از نکات قابل ذکر میباشد. البته روشهای مولکولی برای تفریق گونه های کمپلکس مایکوباکتریوم ابداع شده است Barrera L., 2007)).
توبرکلوزیس هنوز به عنوان یک معضل بهداشتی در دنیا مطرح می باشد و تقریبا یک سوم از مردم دنیا به این باکتری آلوده میباشد. تخمین زده می شود که بین سالهای ۲۰۰۰ تا ۲۰۲۰ نزدیک به ۱ بیلیون به میکرب سل آلوده خواهند شد و ۲۰۰ میلیون از این جمعیت دچار بیماری شده و ۳۵ میلیون نفر در اثر این بیماری خواهند مرد (Boer As. et al.,1999). تشخیص اولیه به همراه درمان کافی و تدابیر پیشگیری برای کنترل انتقال بیشتر بیماری سل مورد نیاز میباشد. بعلاوه به دلیل میزان بالای اخیر شیوع عفونتهای ناشی از مایکوباکتریومهای آتیپیک به ویژه در مبتلایان به ایدز و افراد دچار نقص ایمنی، تشخیص درست وصحیح گونه مایکوباکتریایی برای اتخاذ تدابیر درمانی درست، ضروری میباشد . (Neonakis I.K. et al., 2008)
جدول ۲-۱: تاکسونومی اعضای کمپلکس توبرکلوزیس
۲-۵. مورفولوژی و خصوصیات میکروسکوپی
باسیل سل انسانی به صورت میلهای باریک، کمی خمیده به طول ۲ تا ۴ میکرون و قطر ۲/۰ تا ۵/۰ میکرون است که قطر آن در تمام طول ممکن است یکسان باشد. ولی اغلب به صورت دانهدار با واکوئولهای بیرنگ و دانههایی که به شدت رنگ پذیراند و به فواصل نامنظم از یکدیگر قرار دارند دیده می شود. در محیط کشت، اشکال کوکوئید تا رشتهای ممکن است دیده شود (Harrison T.R., 2003) )تصویر ۲-۲).
تصویر۲-۲: عکس برداری توسط میکروسکوپ الکترونی ازM. tuberculosis
مطالعه با میکروسکوپ الکترونی نشان میدهد که مایکوباکتریومها پروکاریوت هستند و مواد هسته، از جمله DNA، به وسیله غشا از سیتوپلاسم جدا نیستند. شکل آنها به وسیله یک دیواره ضخیم و محکم شامل دو لایه حاجب- الکترون که به وسیله لایه کم تراکم دیگری از یکدیگر جدا شده اند حفظ می شود و حذف دیواره سلولی به کمک مواد شیمیایی، شکل میلهای آنها را به صورت ساختمان کروی یا اسفروپلاست تغییر میدهد (. (Kohn., 1986
هسته مایکوباکتریومها شامل رشتههایی است که احتمالا یک مولکول DNA مارپیچی دراز به طول ۳۰ آنگستروم میباشند. به نظر میرسد که مایکوباکتریها، ارگانیسمهای یک هستهای هستند. بررسیهای بیوشیمایی نشان میدهد که DNA مایکوباکتریومها یک مولکول دو رشتهای حاوی مقادیر زیاد گوانین و سیتوزین است و وزن مولکولی آن در حدود ۱۰۹× ۶/۴-۵/۲ دالتون برآورد شده است (Segundo A., et al., 2000 (Kohn., 1986 ; .
۲-۶. خصوصیات رشد
بر خلاف سایر باکتری های بیماریزا که بیهوازی یا هوازی اختیاری هستند، باسیل سل هوازی اجباری است و می تواند در محیطهای کشت مصنوعی ساده حاوی گلیسرین به عنوان منبع کربن و املاح آمونیوم به عنوان منبع ازت رشد کند. آسپاراژین یا مخلوطی از اسیدهای آمینه معمولا به محیط کشت افزوده میگردند تا شروع رشد را تسهیل و سرعت آن را بهبود بخشند. اگرچه مایکوباکتریومها به اثر مهار کننده مواد چربی در محیط کشت خیلی حساسند ولی مقادیر اندک اسیدهای چرب با زنجیر طویل موجب تحریک آنها میشوند.PH مناسب رشد مایکوباکتریوم توبرکلوزیس حدود ۶ تا ۸ و pH متوسط ۸/ ۶- ۵/۶ است اختصاصات رشد بر حسب سویه باسیل، محیط رشد و غیره متفاوت است. رشد باسیل سل در محیطهای کشت جامد، مثل محیط تخم مرغ، انبوه و فراوان است و پرگنهها برجسته، زبر با ظاهری گل کلمی یا مخروطی نا منظم، خشک و شکننده میباشد (تصویر۲-۳). سرعت رشد باسیل سل چه در محیط کشت و چه در بدن حیوانات کند است ولی بعضی از مایکوباکتریومهای ساپروفیت رشد سریعتری دارند و به طور کلی سرعت رشد مایکوباکتریومها خیلی آهسته تر از سایر باکتری ها است (Segundo A. et al., 2000 ; Kohn., 1986).
تصویر۲-۳: کلنیهایM. tuberculosis روی محیط لونشتاین جانسون
۲-۷. فیزیولوژی مایکوباکتریوم توبرکلوزیس
مایکوباکتریومها در حین عفونت به جای چرخه کربس از چرخه گلی اکسالات استفاده می کنند (Barrera., 2007).
به خاطر وجود مایکولیک اسید[۴۱] در دیواره سلولی مایکوباکتریومها، به صورت یک لایه محافظ میباشد که باکتری را در مقابل دزانفکتانها، ترکیبات سمی و آنتیبیوتیکها مقاوم می کند (Neonakis I.K. et al., 2008).
در انتقال مواد غذایی در مایکوباکتریومها غشاء داخلی و غشاء خارجی دخالت دارند.
۲– ۷– ۱. انتقال مواد غذایی توسط غشاء خارجی
انتقال ترکیبات هیدروفیلیک
پورینها پروتئینهای غیراختصاصی میباشند که تشکیل کانالهایی را می دهند که در انتقال ترکیبات هیدروفیلیک در باکتری ها نقش دارند اولین پورین کشف شده در مایکوباکتریومها mspA میباشد و حذف آن در مایکوباکتریوم اسمگماتیس جذب سفالوسپورین و گلوکز را به ترتیب ۹ و ۴ برابر کم می کند و حذف آن سبب کاهش رشد میکروبها می شود . (Stahl C. et al., 2001)
انتقال ترکیبات هیدروفوبیک
ترکیبات هیدروفوبیک (غیر الکترولیتها) به راحتی میتوانند از غشاء خارجی عبور کنند با توجه به اینکه غشاء خارجی به صورت نامتقارن و هیدروفوب میباشد و بیشترین نقل و انتقال در غشاء خارجی در دمای ۷۰-۶۰ درجه سانتی گراد صورت میپذیرد و در این دما لیپیدها بیشترین کاهش سیالیت غشاء را دارند. و مایکولیک اسید نقش زیادی در میزان سیالیت غشاء دارد و مواد هیدروفوبیک جهت عبور از غشاء باید ابتدا در چربی حل شوند و به علت انتقال راحتتر چربیها نسبت به مواد قندی این ترکیبات به عنوان منبع کربن میباشند و مشخص می شود که چرا آنزیم ایزوسیترات لیاز (isocitrate lyase) جهت رشد و بقاء M. tuberculosis در درون ماکروفاژ لازم میباشد و بیان ژنهایی که در اکسیداسیون اسیدهای چرب نقش دارند افزایش مییابد .( Liu J. et al., 1995)
۲-۷-۲. انتقال توسط غشاء داخلی
۲-۷-۲-۱. انتقال ترکیبات حاوی کربن
کربوهیدراتها
سیستم ABC و FMS در انتقال کربوهیدارتها در مایکوباکتریومها دخالت دارند به اثبات رسیده است که سیستمهای ABC که در انتقال کربوهیدراتها نقش دارند در افزایش ویرولانسM. tuberculosis در موش نیز نقش دارند با توجه به اینکه در شرایط در شیشه گلیسرول به عنوان منبع کربن میباشد ولی هیچگونه پرمئازی در رابطه با آن تا به حال شناخته نشده است (Schanappinger D. et al., 2003).
انتقال ترکیبات حاوی کربن– لیپید
بعد از عفونت، منبع کربن از کربوهیدراتها به لیپیدها تغییر می کنند و آنزیم های ایزوسیترات لیاز و مالئاتسنتتاز maleate synthesis)) جهت ویرولانس لازم میباشند و این به آن معنا میباشد که لیپیدها در حین عفونت به عنوان منبع کربن در مایکوباکتریومها میباشند و چرخه گلیاکسالات ضروری میباشند و بتا اکسیداسیون لیپیدها رخ میدهد .(Paula S. et al., 1996)
۲-۷-۲-۲. انتقال ترکیبات غیر کربن