Антигены и генетика возбудителя коклюша (Bordetella pertussis)

а) Антигенное строение. Микроорганизмы рода Bordetella имеют общие антигены (родовые) и антигены, характерные для каждого вида (видовые). Наличие общих родовых антигенов является причиной положительной реакции агглютинации с гомологичными и гетерологичными неадсорбированиыми сыворотками (коклюшными и паракоклюшными). Всего у микроорганизмов рода Bordetella описано 16 агглютиногенов, из них один (седьмой) является общеродовым.

б) Генетические особенности. К настоящему времени расшифрован геном В. pertussis, что позволяет проследить за изменениями в генах, кодирующих основные протективные антигены В. pertussis и факторы вирулентности.

В. pertussis, подобно другим микроорганизмам рода Bordetella, характеризуются вариабельностью гено- и фенотипа. Установлено, что экспрессия факторов вирулентности микроорганизмов рода Bordetella регулируется Bvg-локусом, состоящим из транскрипционного активатора Bvg, трансмиттерного домена BvgS и регулятора BvgR. Все фенотипические проявления и фазовые вариации зависят от данной BvgA/S-системы.

Под ее контролем находится экспрессия генов, обеспечивающих синтез всех антигенов, в том числе факторов патогенности коклюшного микроба: филаментозного гемагглютинина, сероспецифических фимбрий, коклюшного токсина, пертактина, аденилатциклазы/гемолизина, дермонекротического токсина и др.

Показан полиморфизм генов пертактина (prn) и S1 субъединицы коклюшного токсина (ptxA), кодирующих основные протективные антигены штаммов В. pertussis. Структуры этих генов штаммов В. pertussis, выделяемых с 80-х гг. прошлого столетия как в нашей стране, так и в других странах мира, претерпели некоторую микроэволюционную изменчивость. Поэтому появились различия по структуре этих генов между штаммами, вызывающими заболевание коклюшем, и штаммами, используемыми для производства цельноклеточных вакцин.

в) Внутривидовое разнообразие. В.pertussis присущи фазовые вариации при длительном выращивании на питательных средах в лабораторных условиях, приводящие к временному снижению или полной утрате вирулентных свойств.

Leslie и Gardner в процессе длительного культивирования коклюшных микробов на среде Борде-Жангу, отметив значительные изменения в их серологических свойствах по сравнению с исходными штаммами, использовали термин «фаза» для обозначения различий в стадиях их диссоциации: фаза 1 — вирулентная, наиболее полноценная в антигенном отношении; фаза 4 — авирулентная, слабоантигенная; фазы 2 и 3 — промежуточные серологические варианты.

Эти данные в основном были подтверждены многими авторши, в том числе Lawson. Но, подтвердив данные в отношении фаз 1,3 и 4, он не обнаружил среди своих культур штаммов, сходных с фазой 2, и выявил другие варианты. На основании собственных данных Lawson детально описал характерные признаки трех форм микроорганизмов: гладкой, промежуточной и шероховатой.

Гладкая форма (фаза 1 по Лесли и Гарднеру) коклюшных микробов — маленькие палочковидные микроорганизмы, мономорфные, размером от 0,2 до 0,3 мкм в ширину и от 0,4 до 1,2 мкм в длину, иногда расположены парами. Неподвижны, имеют капсулу. На среде Борде-Жангу колонии блестящие, жемчужно-серого цвета, выпуклые, размером от 0,25 до 1 мм в диаметре. Не растут на «шоколадном», кровяном, асцитном агаре, среде Леффлера. Индол в пептонной воде не образуют, углеводы не ферментируют. При внутрикожном введении кроликам вызывают некроз, внутрибрюшинное введение животным (кроликам, морским свинкам, мышам) приводит к их гибели, при введении внутритрахеально, интраназально и в гортань у мышей наблюдается бактериемия, и они погибают от пневмонии.

Промежуточная форма (фаза 3, по Лесли и Гарднеру) образуется только в результате лабораторных пересевов; от больных такие штаммы не выделялись. Клетки имеют размеры 0,4—6,0 мкм, но колонии их не отличаются от гладкой формы. На среде Борде-Жангу вызывают гемолиз. Хорошо растут на кровяном, «шоколадном» агаре, среде Леффлера и на мясопептонном бульоне. При внутрикожном введении кролику некроза не вызывают. Слабовирулентны для мышей. Антисыворотка против промежуточной формы хорошо агглютинирует свои штаммы и только частично штаммы гладкие и шероховатые (фазы 1 и 4).

Шероховатая форма (фаза 4, по Лесли и Гарднеру) появляется исключительно при культивировании в лабораторных условиях. Клетки имеют вид цепочек до 40-50 мкм длиной, колонии — размером 4-5 мм в диаметре, растут на всех средах. На среде Борде-Жангу гемолиза не вызывают, колонии сухие, зернистые, непрозрачные, коричневого цвета. Эта форма лишена токсических и вирулентных свойств и имеет слабые антигенные свойства. Получить иммунную сыворотку удается с большим трудом; она слабо агглютинирует шероховатые (фаза 4) и промежуточные (фаза 3) штаммы.

К перечисленным можно добавить еще несколько признаков, отличающих шероховатую (фаза 4) форму коклюшных микробов от гладкой (фаза 1). Это отсутствие у фазы 4 гемагглютинина, гистамин-сенсибилизирующего и лимфоцитоз-стимулирующего факторов, протективных антигенов, аденилатциклазы. При этом выявлены изменения в протеиновом профиле наружной мембраны клетки — отсутствие по крайней мере четырех протеинов из всех, обнаруживаемых в фазе 1. Установлено, что деградация штаммов от фазы 1 к фазе 4 не связана с изменением таких ферментов, как супероксид-дисмутаза, пероксидаза и каталаза. В опытах ДНК-ДНК-гибридизации с применением количественного гидроксиапатитного метода установлена полная гомология ДНК обеих фаз. Можно заключить, что деградация штаммов фазы 1 в фазу 4 не обусловлена потерей хромосомного или экстрахромосомного материала.

От больных коклюшем выделяют В.pertussis гладкой формы (фаза 1).

Распространение серотипов в различные периоды эпидемического процесса коклюшной инфекции. Выявлена связь между антигенной структурой различных серотипов, токсичностью штаммов В. pertussis и тяжестью клинического течения вызываемых ими заболеваний коклюшем. В 90-е годы XX в. при сохранении преимущественного распространения серотипа 1.0.3 возрос удельный вес штаммов с антигенными факторами 1.2.0 и 1.2.3, характерными для штаммов с высокими вирулентными свойствами, циркулировавших в допрививочный период. В 1992 г. удельный вес этих штаммов в Москве возрос с 2,3 до 16%, в 1993-1994 гг. распространение серотипа 1.2.0 достигло 24,8%, а серотипа 1.2.3 — 9,8%. Существенно повысилась токсичность циркулирующих штаммов; доля среднетоксичных штаммов возросла с 18,5-33,4% (в начале 80-х гг.) до 66,6% — в 90-е годы.

Появились высокотоксичные штаммы (серотипа 1.2.3). Серотип 1.0.3, как правило, выделялся у привитых детей с легкими формами коклюша, а серотип 1.2.3, называемый «диким штаммом», — у непривитых больных с тяжелыми и среднетяжелыми формами коклюшной инфекции. Увеличение частоты высеваемости «дикого штамма» крайне неблагоприятно для течения эпидемического процесса.

С 2000 г. выделяется преимущественно серотип 1.0.3 наряду с сохраняющейся циркуляцией штаммов серотипов 1.2.0 и 1.2.3.

- Читать далее "Факторы патогенности возбудителя коклюша (B. pertussis)"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 14.1.2020

Остались вопросы или замечания?

Все размещенные статьи преследуют образовательную цель и предназначены для лиц имеющих базовые знания в области медицины.
Без консультации лечащего врача нельзя применять на практике любой изложенный в статье факт.
Жалобы и возникшие вопросы просим присылать на адрес statii@dommedika.com
На этот же адрес ждем запросы на координаты авторов статей - быстро их предоставим.