Факторы патогенности с функцией защиты от иммунных сил макроорганизма

Основной структурой бактериальной клетки, которую надо „замаскировать”, либо „сбросить”, чтобы не индуцировать иммунный ответ в организме хозяина является пептидогликан. Это связано с тем, что именно пептидогликан, защищающий цитоплазматическую мембрану клетки бактерий, является антигенной детерминантой - отличной иммунологической мишенью, присутствующей только в прокариотических клетках и отсутствующей у эукариотов.

Опираясь на структурно-функциональный принцип адаптации бактерий, можно представить следующие механизмы их персистенции и защиту от иммунных воздействий макроорганизма:

1) факторы, „экранирующие” клеточную стенку бактерий;

2) „антигенная мимикрия” – наличие общих гетерогенных антигенов в системе „паразит – хозяин”;

3) секретируемые факторы бактериальной природы, инактивирующие защитные механизмы хозяина;

4) образование форм с отсутствием (дефектом) клеточной стенки бактерий (L-формы, микоплазмы).

Факторы, экранирующие клеточную стенку бактерий

Для большинства патогенных бактерий пребывание в организме хозяина сопряжено со способностью противостоять такой защитной системе макроорганизма, как фагоцитоз. Судьба возбудителя бактериальной инфекции, неспособного преодолеть фагоцитарный барьер, складывается весьма однозначно: наблюдается завершенный фагоцитоз, сопровождающийся гибелью микроорганизма. Следовательно, наличие специальных приспособлений, защищающих от фагоцитоза, является непременным условием для жизнедеятельности патогенних бактерій in vivo.

Одной из особенностей факторов патогенности, выполняющих функцию защиты возбудителя от фагоцитоза, является их поверхностная локализация. Субстанции, с помощью которых болезнетворный микроорганизм преодолевает фагоцитарный барьер, часто образуют в бактериальной клетке различные структуры в виде капсулы, микрокапсулы, слизи, поверхностных белков.

Лиганд-рецепторное взаимодействие бактериальных клеток с фагоцитами мало изучено.Однако, для стрептококков, например, показано, что в их адгезии на фагоцитах участвует ЛТК, т.е. тот же полимер, который обусловливает прикрепление стрептококков к эпителиальным клеткам. В случае кишечной палочки связывание с фагоцитами ингибируется остатками маннозы. Аналогичный ингибирующий эффект наблюдается и при взаимодействии E. coli с эритроцитами.

По химической природе группа факторов патогенности, выполняющих у возбудителя функцию защиты от фагоцитоза, весьма разнообразна. Здесь встречаются пептиды, белки, полисахариды и полимеры смешанной природы. Общим для этих субстанций является то, что они образуют высоко полимерные структуры, которые так или иначе связаны с телом бактериальной клетки.

Другой особенностью биополимеров, выполняющих функцию защиты от фагоцитоза и иных сил макроорганизма, является множественность модификаций их химического строения. Это относится как к субстанциям белковой природы (М-протеин стрептококков), так и к полисахаридам (капсульное вещество пневмококков) и полимерам смешанной природы (ЛПС бактерий кишечной группы). При сохранении основной биологической функции химическая структура этих веществ может варьировать от штамма к штамму, особенно в области, ответственной за антигенные свойства. Модифицированные формы биополимеров – носителей антифагоцитарной функции, составляют молекулярную основу серологической неоднородности многих видов бактерий.

Среди экранировочных структур, при помощи которых бактериям удается «камуфляж» пептидогликанового биополимера, можно указать на поверхностные компоненты клетки, способные ингибировать сывороточные бактерицидные начала: К-полисахаридные антигены Escherichia coli; гонококковые поверхностные рецепторы, блокирующие антитела; О-антигены с полисахаридными боковыми цепочками у гладких форм грамотрицательных бактерий. Описан капсулярный материал, ингибирующий поглощение бактерий фагоцитами у сибиреязвенных бактерий, пневмококковые и менингококковые полисахариды, протеин А у стафилококков и протеин М у стрептококков группы А. Известна защитная роль капсулярного пептидогликолипида - микозида типа С у возбудителя лепры, предохраняющего бактерии от действия лизосомальных ферментов макрофагов. Бактериальный липополисахарид у Brucella abortus, снижающий окислительный «всплеск» у нейтрофилов, который защищает микроорганизмы от антибактериального действия катионовых пептидов лизосом нейтрофилов.

Важнейшим регулятором фагоцитарного процесса является система комплемента. Из всех компонентов этой системы в узнавании участвуют только С3-компонент и, в частности, его функционально активные фрагменты С3b или С3d. Эти фрагменты возникают в результате расщепления нативной молекулы С3-компонента либо по классическому, либо по альтернативному пути активации комплемента. В классическом пути индуцирующая роль принадлежит взаимодействию антиген-антитело, которое и приводит в движение весь каскад превращений комплементарной системы. Альтернативный путь протекает без участия специфических антител и начинается с взаимодействия компонентов пропердиновой системы с пептидогликаном или ЛПС бактериальной клетки. Таким образом, указанные биополимеры, способные связываться с компонентом пропердиновой системы, обеспечивают фагоцитам узнавание этой клетки и последующий ее фагоцитоз

Выявлена роль О-специфических боковых цепей липополисахаридов в качестве фактора устойчивости к комплементу грамотрицательных бактерий всех групп. Липид А связывает С1-компонент комплемента.

Способность бактериальных поверхностных структур связывать сывороточные белки, и в частности иммуноглобулины, - универсальный экранировочный прием грампозитивных микроорганизмов при их персистировании. Известна способность стрептококков адсорбировать на себя фибриноген и b₂-микроглобулин, гаптоглобулин, сывороточный альбумин. Стафилококки, стрептококки сорбируют также Ig G за счет определенного типа связывания – Fc-рецепции. Обнаружение у этих микроорганизмов дополнительного капсулоподобного слоя было определено как иммуноглобулиновый покров, который представляет не только морфологическое проявление эффекта опсонизации бактерий, но и изменение их гидратационной поверхности. Экранирование иммуноглобулиновым покрытием стафилококков, имеющее значение для персистенции, было показано методом выявления различий сорбционной способности иммуноглобулиновой активности стафилококков и позволило разработать на этой основе способ дифференциальной диагностики «резидентных» и «транзиторных» штаммов при выявлении стафилококкового бактерионосительства.

Описаны различного рода поверхностные протеины, экранирующие пептидогликан бактерий и обеспечивающие штаммам устойчивость к действию сыворотки крови у Neisseria gonorrhoeae, E. coli.

Большинство субстанций, выполняющих в бактериальной клетке функцию защиты от фагоцитоза, обладают высокими антигенными свойствами. На сегодняшний день исключение составляет лишь полипептид глутаминовой кислоты возбудителя сибирской язвы. Слабые антигенные свойства этого биополимера находятся в тесной зависимости от его химической структуры. В то же время пример капсульного полипептида свидетельствует об отсутствии прямой связи между антигенными свойствами полимера и его способностью выполнять соответствующую биологическую функцию.

Антитела к факторам патогенности, защищающим возбудитель от фагоцитоза, представляют собой основу защитного иммунитета при целом ряде инфекций. Так, антитела к капсульному веществу, вступая во взаимодействие с бактериальной клеткой, у которой капсула построена из этого вещества, лишают клетку гидрофильности и делают ее гидрофобной, т.е. доступной фагоцитозу. Другими словами, под действием гомологичных антител полимер теряет свойство, лежащее в основе его биологической функции. Так обстоит дело в случае инфекций, вызываемых пневмококками, P. aeruginosa и некоторыми видами бактерий кишечной группы.