С. diphtheriae, как и всякий патогенный микроорганизм, обладает набором факторов, позволяющих ему последовательно взаимодействовать с эпителием природных входных ворог, преодолевать клеточные и гуморальные механизмы защиты, размножаться in vivo и оказывать токсическое действие на организм хозяина. Однако у возбудителя дифтерии не все эти факторы изучены достаточно полно.

Единственным хозяином C.diphtheriae в природе является человек; место внедрения возбудителя — слизистая оболочка зева, глотки, гортани, иногда и другие слизистые (глаз, наружные половые органы, раневые поверхности). В отношении способности С. diphtheriae взаимодействовать с эпителием известно немного. Этот микроорганизм способен останавливать движение ресничек эпителия (цилиостаз).

Есть указания на наличие у него антилизоцимной активности. C.diphtheriae обладает ферментом нейраминидазой, отщепляющей сиаловую кислоту от мукогликопротеида в составе муцина, что способствует разжижению слизи оболочек дыхательных путей и облегчает доступ паразита к эпителию. У дифтерийной палочки выявлена способность к прикреплению к клеткам щечного эпителия, эритроцитам человека, барана, морской свинки. За адгезию скорее всего ответственны недавно обнаруженные пили.

Они состоят из белка Spa, состоящего из нескольких субъединиц (от A до H), за счет которых образуются 3 варианта (типа) пилей, различающихся по адгезивной специфичности. Так, белки Spa А, D и Н составляют оси пилюсов трех типов, на которых расположены в виде отдельных участков другие субъединицы белка Spa. На концах пилюсов находятся липкие участки SpaC, F и G. Каждый тип пилей, предположительно, реагирует с соответствующими структурами (рецепторами) эпителиальных клеток, что позволяет C.diphtheriae колонизировать различные виды слизистых оболочек. Морфологически типы пилей не одинаковы — одни длиннее, другие короче, что также зависит от входящих в их состав субъединиц белка Spa. Между пилями разных типов имеются и антигенные различия. Белок Spa у дифтерийных бактерий близок к адгезивному белку пневмококка. Механизм сборки пилей из субъединиц сходен с таковым у других грамположительных бактерий.

Замечено, что штаммы, вызвавшие заболевание или длительное носительство, более активны в адгезии, чем штаммы, выделенные от кратковременных носителей. Дифтерийные адгезины чувствительны к нагреванию до 90°С и выше и не являются маннозозависимыми.

Известно, что C.diphtheriae обладают антагонистическим действием по отношению к нормальной флоре верхних дыхательных путей человека (стафилококкам, стрептококкам).

Перечисленные функции обеспечивают дифтерийным бактериям начальные этапы паразитизма — взаимодействие с эпителием и размножение на нем, т.е колонизацию.

Уже упоминавшийся клеточный липид — корд-фактор способствует устойчивости к фагоцитозу, так как препятствует слиянию фагосом, содержащих бактерии, слизосомами, имеющими губительные для микроорганизмов протеолитические ферменты.

Патогенетическое значение продукции возбудителем фермента ДНКазы пока неизвестно.

Наиболее изученным фактором патогенности дифтерийных бактерий является дифтерийный экзотоксин, открытый Ру и Йерсеном в 1888 г. Именно токсин ответствен за патологические процессы и клиническую симптоматику вызываемого C.diphtheriae заболевания — дифтерии.

Как уже указывалось, способностью к токсинообразованию обладают не все штаммы С. diphtheriae, на основании чего их подразделяют на токсигенные и нетоксигенные. Нетоксигенные штаммы выделяют от здоровых бактерионосителей, и эпидемиологического значения они не имеют. Заболевание дифтерией вызывают только токсигенные штаммы, обладающие геном tox⁺. Однако токсигенные штаммы выделяют и от клинически здоровых лиц — бактерионосителей, защищенных от токсина специфическими антителами — антитоксином.

Дифтерийный токсин — белок с мол. массой 62 000-63 000Д. Он синтезируется бактериальной клеткой в виде одной полипептидной цепи — протоксина и не обладает активностью in vitro. В организме под действием протеаз хозяина протоксин активируется; в его молекуле образуются два фрагмента — активаторный А и рецепторный В. Собственно патогенным действием обладает фрагмент А, он специфически инактивирует одно из звеньев биосинтеза белка в клетке (фактор элогации пептидной цепи), что приводит к ее гибели. Но проникнуть в клетку человека фрагмент А может только при помощи фрагмента В.

Фрагмент В «узнает» на поверхности клетки хозяина рецептор, с которым связывается, и проходит в клетку путем эндоцитоза, доставляя туда и фрагмент А. Фрагмент В обладает выраженными антигенными свойствами. В качестве рецептора он использует белок на поверхности клетки, предназначенный в норме для связывания необходимого человеку фактора роста. Связывание происходит через посредство человеческого гепарин-сульфатпротеогликана. На этом примере видно, как паразит использует жизненно необходимые хозяину молекулярные структуры для своих целей.

В процессе взаимодействия токсина с эпителием существенную роль играет уже упоминавшийся фермент нейраминидаза. Этот энзим, действуя на мембраны клеток хозяина, во много раз повышает их чувствительность к дифтерийному токсину.

Дифтерийный токсин термолабилен (разрушается при 60°С в течение 30 мин, при кипячении — моментально), но достаточно стоек при хранении. Не исключено, что именно токсин вызывает цилиостаз, необходимый бактериям, чтобы удерживаться на слизистой. Это позволяет отнести его еще и к факторам колонизации.

Токсическую активность дифтерийной культуры или ее фильтрата измеряют в минимальных летальных дозах (Dosis lethalis minima, или DLM). 1 DLM — это то минимальное количество токсина, которое при внутрибрюшинном введении вызывает гибель морской свинки весом 250,0 г в течение 2 сут. Дифтерийный токсин — один из самых сильных ядов, его DLM для морской свинки составляет от 20 до 60 нг, для человека — 100 мкг на 1 кг массы тела.

Так как дифтерийный токсин, благодаря фрагменту В, обладает не только ядовитыми, но и антигенными свойствами, активность препарата токсина можно измерить иммунологически при помощи реакции преципитации (флокуляции) с антитоксической сывороткой определенной активности. Активность антитоксической сыворотки измеряют в Международных единицах (ME). 1 ME — это то минимальное количество антитоксической сыворотки, которое способно нейтрализовать 100 DLM дифтерийного токсина.

В 1923 г. французский ученый Рамон сделал выдающееся открытие — показал, что при обработке формалином ряд токсинов, в том числе дифтерийный, необратимо утрачивают свою токсичность, но сохраняют иммуногенные свойства. Полученные нетоксичные, но иммуногенные препараты Рамон назвал анатоксинами. Как оказалось позднее, обработка формалином препятствует распаду молекулы токсина на 2 фрагмента и высвобождению патогенного фрагмента А.

В настоящее время дифтерийный анатоксин (другое название — «токсоид») широко применяется для активной иммунизации детей и взрослых против дифтерии. Кроме того, анатоксин используют для иммунизации лошадей с целью получения антитоксической сыворотки для лечения дифтерии, а также для серологических лабораторных исследований.

- Читать далее "Биологические модели дифтерийной инфекции"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 25.11.2019