Факторы патогенности возбудителя коклюша (B. pertussis)

а) Коклюшный токсин (КТ) — сложный пятикомпонентный белок с молекулярной массой 117 кД. Он состоит из субъединицы S1 (А-протомера), обладающей АДФ-рибозилирующей и рядом других токсических активностей, и В-олигомера, состоящего из 4 субъединиц S2-S5, который связывается с рецепторами эукариотической клетки и способствует прохождению субъединицы S1 в цитозоль. В организме хозяина КТ проявляет высокую иммуногенность, приводит к развитию лимфоцитоза и повышает выработку инсулина. В экспериментах на мышах показана протективная роль КТ.

После аэрозольного заражения у животных вырабатывались антитела IgG к КТ (при минимальном уровне антител к другим антигенам B.pertussis), а после повторного заражения выздоровевших животных элиминация возбудителя происходила значительно быстрее, чем у мышей, иммунизированных бесклеточной вакциной, у которых на момент инфицирования преобладали антитела к филаментозному гемагглютинину (ФГА). С КТ связывают тяжесть заболевания и системные проявления при коклюше. Однако в ряде исследований указывается на присутствие практически всех симптомов коклюша у больных паракоклюшем, при котором токсин не вырабатывается; единственным отличием является отсутствие лейкоцитоза при паракоклюше. В геноме каждую субъединицу токсина кодирует отдельный ген.

Субъединицы S2 и S3 гомологичны на 70% по аминокислотному составу и на 75% по составу нуклеотидов. Субъединицы синтезируются по отдельности, накапливаются в периплазме клетки, где и соединяются в токсин.

КТ отводится ведущая роль в пато- и иммуногенезе коклюша, он ответствен за клинический синдром заболевания с последующим формированием длительного и достаточно напряженного иммунитета. Однако некоторые исследователи считают, что роль КТ в патогенезе еще недостаточно изучена.

б) Пертактин — белок с молекулярной массой 69 к/Д, является нефимбриальным поверхностно расположенным антигеном, входящим в состав наружной мембраны В. pertussis. Он рассматривается как один из факторов вирулентности и иммуногенности возбудителя. Его связь с вирулентностью опосредована тем, что он наряду с ФГА и КТ принимает участие в прикреплении микробов и инвазии их в клетки хозяина, включая реснитчатый эпителий и альвеолярные макрофаги. Активная и пассивная иммунизация животных пертактином защищает их от церебрального заражения коклюшем.

У В. bronchiseptica и В. parapertussis обнаружены белки, сходные но молекулярной массе с пертактином, однако подобный белок у В. bronchiseptica имеет другую изоэлектрическую точку; между ними существует в высокой степени генетическое родство.

в) Филаментозный гемагглютинин (ФГА) выступает в роли главного адгезина возбудителя коклюша. Являясь поверхностным белком и обеспечивая прикрепление вирулентных бактерий к цилиарным клеткам верхних дыхательных путей, он инициирует начало патогенного цикла. В экспериментах на животных ФГА не проявляет токсичности, при активной иммунизации мышей защищает их от последующего инфицирования.

г) Фимбрии и агглютиногены. Агглютиногены уже описаны при определении серотипов возбудителя коклюша. Они тесно связаны с белками таких образований, как фимбрии (Fim). Существует несколько видов фимбриальных белков: F'im 2, Fim 3, Fim X. Серотипирование В. pertussis основано на реакции агглютинации бактериальных клеток с моноклональными антителами к белкам фимбрий. Выявлены эпитопы белков Fim 2 и Fim 3, которые ответственны за связывание антител, при этом максимальная активность иммуноглобулинов А и G ассоциирована с разными эпитопами. Фимбрии состоят из большой (Fim 2 или Fim 3) и малой субъединиц (Fim D). Малая субъединица связывается с рецептором Vla-5 (интегрином), находящимся на поверхности моноцитов. Посредством большой субъединицы фимбрии В. pertussis связываются с сульфатированными сахарами, имеющимися на поверхности эпителия во всех отделах дыхательных путей человека.

Роль агглютиногенов в патогенезе коклюша до сих пор мало изучена. В отличие от классического адгезина ФГА они не обладают выраженными адгезирующими свойствами. Более того, они могут снижать адгезию за счет стерической конкуренции с ФГА и коклюшным токсином (КТ), ингибируют адгезию В. pertussis к клеткам Vero. Они защищают мышей от респираторного, но не от интрацеребрального заражения. Фимбрии играют активную роль в аэрогенном инфицировании людей и животных. Процесс инфицирования верхних дыхательных путей является многофакторным и зависит от наличия в микробной клетке ряда антигенов: фимбрий, ФГА и КТ. Штаммы, дефектные по фимбриям и ФГА, не задерживаются в трахее и носоглотке, но способны колонизировать легкие. Это свидетельствует о том, что фимбрии отвечают за первичное взаимодействие с клетками респираторного эпителия.

д) Другие белки наружной мембраны — факторы патогенности. Белок Brk А (англ. — Bordetella resistance to killing) кодируется одноименным локусом (brk), сходным с геном пертактина (гомология — 29%). Он также участвует в адгезии и инвазии микроорганизма. Предполагается, что этот белок отвечает за устойчивость микроорганизма к классическому комплемент-зависимому пути элиминации возбудителя. Гомологичный белок продуцируется В.bronchiseptica, однако он не связан с таким свойством, как устойчивость к бактерицидному действию сыворотки крови. Другой белок, кодируемый локусом brk и обеспечивающий устойчивость к бактерицидному действию сыворотки крови, получил название BrkB. Он содержит участки, гомологичные различным транспортным белкам, и, предположительно, локализуется в цитоплазматической мембране.

К другим белкам, вероятно, также являющимся факторами патогенности микроорганизмов рода Bordetella, относятся белки наружной мембраны, имеющие молекулярную массу 92,30 и 32 кД. N-концевые последовательности белков 30 и 32 кД гомологичны С-концевому участку Р93-предшественника пертактина. При определенных условиях очищенный белок 32 кД защищает мышей от интрацеребрального заражения B.pertussis. Белок 92 кД становится протективным в присутствии небольшого (непротективного) количества КТ.

е) Трахеальный цитотоксин представляет собой фрагмент пептидогликана клеточной стенки, обладает различными биологическими свойствами (пирогенность, адъювантность, артритогенность). In vivo токсин повреждает эпителиальные клетки трахеи и вызывает цилиостаз. При этом нарушается очищение слизистой от бактерий (мукоцилиарный клиренс) и создаются условия для персистирования инфекции.

ж) Фактор колонизации трахеи — фактор вирулентности, который продуцируется только штаммами В. pertussis и отсутствует у В. parapertussis и В. bronchiseptica. Фактор колонизации трахеи представляет собой белок с молекулярной массой 64 кД. Анализ аминокислотной последовательности показал, что С-концевая часть белка (30 кД) имеет 50% идентичности С-концевой части такого белка, как пертактин. N-концевая часть (34 кД) является уникальной, содержит три аминокислотных участка ROD и 16,5% пролина. Показано, что при интраназальном заражении мышей штаммом B.pertussis 18323, имеющим недостаток этого белка, из трахеи выделяли в 10 раз меньшее количество микробов, чем при заражении обычным типовым штаммом. Подобные RGD участки имеют филаментозный гемагтлютинин и пертактин. Показано, что такая структура может оказывать влияние на процесс адгезии и колонизации респираторного эпителия дыхательных путей.

з) Аденилатциклазный токсин/гемолизин представляет собой бифункциональный белок с молекулярной массой 200 кД, состоящий из аденилатциклазного домена на N-конце вой и гемолизина (Н1у) на С-концевой части молекулы. И аденилатциклазная, и гемолитическая активность необходимы для инициации коклюшной инфекции. Аденилатциклазе присущи иммуногенные свойства. Она может выступать в качестве важного иммунопротективного антигена в предупреждении или выздоровлении от коклюшной инфекции.

и) Термолабильный (дермонекротический) токсин (ТЛТ) продуцируется под контролем bvg-локуса. Его патогенное действие связано с вазоконстрикторным эффектом на кровеносные сосуды, что приводит к тканевой ишемии с последующими некрозами. ТЛТ не принимает сколько-нибудь значительного участия в приживлении и колонизации коклюшного микроба. Протективные свойства его проблематичны. Мутанты, лишенные ТЛТ, полностью сохраняют вирулентность на уровне исходного штамма. Высокая активность ТЛТ может отрицательно сказаться на реактогенности клеточных вакцин, поэтому при конструировании продуцентов целесообразна инактивация ТЛТ путем сайт-направленного мутагенеза.

к) Липополисахариды (ЛПС). Липополисахарид бордетелл отличается от липополисахаридов энтеробактерий. В его состав входят два липида: А и X. Липид X определяет биологическую активность липополисахарида. Липид А имеет низкую пирогенность, не токсичен. Обладает иммуногенностью; с ним связывают реактогенность цельноклеточной вакцины. Отсутствие заметной лихорадки у больных коклюшем, по-видимому, обусловлено преимущественным размножением бактерий на цилиарном эпителии респираторного тракта, не обеспечивающем поступление пирогенного эндотоксина в систему кровообращения. В то же время адъювантное действие ЛПС может повысить эффективность протек гивных антигенов возбудителя коклюша.

- Читать далее "Клиника и патогенез коклюша"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 19.1.2020

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.