Основным фактором патогенности микоплазм считается их способность адсорбироваться на рецепторах клетки-хозяина и взаимодействовать с ними. Некоторые виды (М. pneumoniae, М. genitalium, М. penetrans, М. galliseptium и др.) имеют специальные органеллы для связывания с клеткой. В них структурно и функционально скооперированы белки, выполняющие функции адгезинов. Другие виды не имеют специализированных структур, и их связывание с клеткой осуществляется любым участком поверхности при помощи различных механизмов мембранного паразитирования.

Лучше всего механизмы адсорбции изучены у М. pneumoniae. Из многих белков, участвующих в адгезии, главным адгезином и иммуногеном является белок Р1 с молекулярной массой 168 кД, вступающий во взаимодействие с сиалогликопротеиновыми компонентами мембраны клетки хозяина.

В генах адгезинов М. pneumoniae и М. genitalium имеются многокопийные области. Гомологичные рекомбинации между ними наряду с возможной рестрикцией полиморфных фрагментов приводят к генетическим вариациям в адгезинах. Американские и японские исследователи изучили строение и функции гена Р1 у клинических изолятов и разделили все изоляты на 8 групп. Предполагается, что различия в патогенности отдельных штаммов определяются разнообразием в генах адгезии.

Основным адгезином М. genitalium является белок Р140, в связывании принимает участие белок Р32, а также высокомолекулярные белки HMW1, HMW2, HMW3. У М. hominis основной адгезии — липопротеин Р120, а также липопротеины Р50, Р60 и Р80, Lmp, Vaa. Адгезины М. hominis варьируют по размеру, фазовому состоянию и антигенным свойствам. У М. penetrans основным адгезином является липопептид, содержащий два главных белка — Р35 и Р38. У U. urealyticum — это комплексный мембранный антиген MBA, узнаваемый антителами.

Адгезины микоплазм богаты пролином. В некоторых работах показана существенная роль пролила в связывании с клеткой хозяина и в вирулентности.

а) Экзотоксины. У некоторых штаммов М. pneumoniae предполагается наличие белкового нейротоксина.

б) Эндотоксины описаны у многих видов микоплазм животных. Среди микоплазм человека эндотоксины белковой природы имеют М. pneumoniae и M. fermentans.

Эндотоксины М. pneumoniae повреждают реснички респираторного эпителия и нейтрофилы человека. При интраперитонеальном введении мышам живых клеток М. fermentans, выделенной из костного мозга больного лейкозом, и препаратов ее мембраны животные погибали.

в) Гемолизины. Самая высокая гемолитическая активность обнаружена у М. pneumoniae, вызывающей р-гемолиз эритроцитов человека и разных видов животных. Гемолизины М. pneumoniae — супероксидные анионы и перекись водорода — мощные оксиданты, повреждающие клетки реснитчатого эпителия и эритроциты. Оксиданты подавляют активность каталазы, что ведет к снижению распада внутриклеточной перекиси водорода. При этом в инфицированных клетках увеличивается содержание малонилальдегида — продукта окисления липидов клеточной мембраны — одного из основных причин окислительного стресса, приводящего клетки к гибели. С увеличением количества молекул перекиси водорода повышается содержание внутриклеточного Са²⁺, что также способствует повреждению наружной клеточной мембраны.

Природа гемолизинов микоплазм уникальна, поскольку у бактерий гемолизины являются белками или липидами.

Гемолизины U. urealyticum вызывают гемолиз эритроцитов морской свинки и кролика, но не человека. Они не ингибируются каталазой и, по-видимому, не являются перекисями. Гемолизин М. penetrans лишь частично ингибируется каталазой и, по-видимому, кроме перекиси содержит белок.

г) Ферменты. Многие виды микоплазм, в том числе М. pneumoniae, обладают нейраминидазой, влияющей на рецепторный аппарат клетки, строение ее мембран и межклеточные контакты. У микоплазм обнаружена протеазная активность. Она вызывает дегрануляцию клеток, расщепляют молекулы незаменимых аминокислот, и в частности аргинина. Гидролиз аргинина аргинин-зависимыми видами микоплазм осуществляется при помощи аргининдезаминазы, аргининкарбомилтрансферазы и карбоматкиназы. В основе конкуренции между микоплазмами и клетками лежит потребность в аргинине.

Ферменты, расщепляющие аргинин, вызывают апоптоз в некоторых культурах клеток. Протеазы уреаплазм расщепляют IgA человека до двух фрагментов — Fc и Fab. В результате иммуноглобулины теряют способность связывать антигены уреаплазм и противостоять развитию инфекции. М. hominis и U. urealyticum при инфицировании плода и плаценты гидролизуют фосфолипиды в мембранах клеток плаценты и плода, что приводит к увеличению количества свободной арахидоновой кислоты и вследствие этого к активации синтеза простогландинов.

Микоплазмы обладают ДНК-полимеразой и нуклеазами и оказывают существенное влияние на синтез РНК и Д НК в клетках ткани хозяина. Разрушение нуклеиновых кислот клетки хозяина нуклеазами микоплазм приводит к нестабильности генома.

ДНКазы U. urealyticum разрушают ДНК сперматозоидов. Эндонуклеаза Р40 М. penetrans индуцирует апоптоз в лимфоцитах и моноцитах периферической крови человека in vitro. В инфицированных клетках подавляется синтез РНК, что влияет на процессы транскрипции и трансляции. Высказывается даже предположение, что патогенез заболеваний высших организмов, вызванных микоплазмами, связан с нарушением процесса транскрипции в клетках при воздействии РНК-полимеразы микоплазм.

Микоплазмы обладают нуклеозидфосфорилазой и 5’-нуклеотидазой. Эти ферменты нарушают биосинтез нуклеиновых кислот клеток.

Микоплазмы могут нарушать физиологически нормальную ассиметрию мембран при помощи карнитинпальмитоилтрансферазы II, расщепляющей и модифицирующей фосфатилхолин в мембранах клеток человека.

д) Продукты метаболизма микоплазм — аммиак и кислые метаболиты оказывают цитотоксическое воздействие. Накопление аммиака урогенитальными микоплазмами приводит к повышению pH влагалищного секрета, а кислые метаболиты вызывают деструкцию инфицированных клеток.

При взаимодействии контактирующих мембран микоплазм и клеток может происходить обмен отдельными мембранными компонентами.

Некоторые виды микоплазм — «фьюзогенные (сливающиеся) микоплазмы» способны сливаться с клеткой хозяина и проникать в перинуклеарную область.

Механизмы инвазии мало изучены. Однако установлено, что М. fermentans, например, связывается с плазминогеном и при помощи урокиназы активирует его до плазмина — протеазы с широкой субстратной специфичностью, изменяющей поверхностные белки клетки хозяина и делающей М. fermentans способной к проникновению в клетку.

«Фьюзогенные микоплазмы» нуждаются в холестерине. У М. fermentans имеются холин-содержащие фосфогликолипиды. Предполагается, что некоторые из них являются главными фьюзогенными компонентами. У М. penetrans обнаружена способность связываться с фибронектином при помощи белка Р65 кД.

Инвазивные микоплазмы вызывают цитоскелетную реорганизацию в клетках. Детально механизм их проникновения в клетку не изучен, но понятно, что включение в процесс проникновения цитоскелетных элементов клетки хозяина сопровождается каскадом реакций — активизацией каспаз и/или фосфатаз и в конечном итоге приводит к изменению липидного профиля клеток. Убедительных доказательств, что микоплазмы могут не только переживать, но и активно размножаться в клетках, пока нет. Тем не менее очевидно, что при местном контакте и особенно при слиянии и проникновении в клетку компонентов микоплазм факторы их патогенности и продукты метаболизма взаимодействуют с нормальным сигнальным каскадом реакций и нарушают цитоскелетную организацию клеток.

При слиянии изменяется профиль рецепторов, индукция и синтез цитокинов и межклеточное взаимодействие. Микоплазмы, находящиеся внутри клеток, резистентны к механизмам защиты хозяина. Микоплазмы, паразитирующие на мембране клеток, часто располагаются в инвагинатах клеточной мембраны, где они также недоступны для антител, комплемента и других факторов защиты.

е) В области изучения иммуномодулирующего действия микоплазм имеется много как уже хорошо известных, так и принципиально новых фактов. Так, еще в 70-х годах прошлого века было показано, что при взаимодействии с лимфоцитами микоплазмы вызывают поликлональную активизацию Т- и В-клеток. При этом микоплазмы ведут себя как поливалентные лиганды. Адсорбируясь на рецепторах лимфоцитов и связываясь с ними, они образуют крупные и мелкие «бляшки» и вследствие коллатеральной подвижности рецепторов сосредотачиваются на полярных зонах лимфоцита в виде шапочки (cap — англ.). Явление «кэппинга» не связано с размножением микоплазм на мембране клеток, так как оно наблюдается и с убитыми микоплазмами, и с препаратами их мембран.

Скопления микоплазм в дальнейшем отделяются от поверхности клеток вместе с везикулами мембран лимфоцитов. В результате взаимодействия микоплазм с лимфоцитами происходят структурные и функциональные изменения последних, «кэппинг» предшествует бласттрансформации лимфоцитов. Митогенное действие микоплазм зависит от вида, штамма и чувствительности к ним лимфоцитов хозяина. Известно, что микоплазмы способны ингибировать пролиферацию лимфоцитов, оказывать цитотоксический эффект на лимфоциты и активировать естественные Т-киллеры.

Известно также, что не все виды микоплазм фагоцитируются макрофагами. Фагоцитозу препятствует наличие микрокапсулы, малый размер клеток, наличие у микоплазм антигенов, перекрестно реагирующих с антигенами тканей человека. В таких случаях фагоцитоз и переваривание происходят только в присутствии иммунной сыворотки, антитела которой специфически связываются с Fc-рецептора-ми мембран фагоцитирующих клеток. В мембране последних есть рецепторы к СЗ компоненту комплемента. Клетки микоплазм, соединенные с антителами и комплементом, присоединяются к рецепторам фагоцитов и фагоцитируются ими.

М. pneumoniae, М. hominis, M.salivarium и U.urealyticum долго персистируют в лейкоцитах и перитонеальных макрофагах и диссеминируют в организме. При этом микоплазмы могут оказывать цитотоксическое и цитопатическое действие на макрофаги и подавлять их фагоцитарную активность, результатом чего является нарушение клеточной кооперации в индукции иммунного ответа.

Некоторые виды микоплазм (М. arthritidis и, возможно, другие виды) имеют митогены, обладающие свойствами суперантигенов. Последние благодаря своим химическим особенностям способны присоединяться снаружи к молекулам главного комплекса гистосовместимости (ГКС) II антиген-представляющих клеток (без процессинга в этих клетках), а именно к a-цепи, и одновременно к V-области β-цепи Т-клеточного рецептора (TCR) на лимфоците. Связывание вызывает поликлональную активацию до 25% лимфоцитов.

В результате Т-лимфоциты продуцируют большое количество цитокинов, что приводит к токсическому шоку, некрозу фасций, местному разрушению суставов, дефициту лимфоцитов и, следовательно, иммунодефициту.

Суперантиген (МАМ) М. arthritidis является гидрофобным белком 25 кД; строение его изучено, он не имеет сходства с другими известными бактериальными суперантигенами.

МАМ индуцирует дифференциацию В-клеток и поликлональную секрецию иммуноглобулинов. В результате в первые 3 дня инфекции отмечается высокой уровень синтеза антител к микоплазме. МАМ активирует также NK-клетки человека и индуцирует синтез цитокинов и оксида азота (NO) моноцитами человека in vitro. С МАМ связывают возникновение у грызунов подкожных некрозов, воспаление суставов, развитие аутоиммунных артритов.

В последние годы получено много принципиально новых данных о механизмах иммуномодулирующего действия микоплазм. Стало понятным, что многие эффекты связаны с активизацией макрофагов микоплазмами или их компонентами: липопептидами или липопротеинами мембран. Микоплазменные липопротеины в 100 раз активнее липопротеинов других бактерий. Лучше всего изучен активатор макрофагов (MALP-2), выделенный из М. fermentans. Он состоит из двух ненасыщенных жирных кислот и свободного аминного остатка с молекулярной массой около 2 кД. Структура этого липопротеина расшифрована, она сходна с ЛПС бактерий. MALP-2 и другие микоплазменные липопротеины регулируют также экспрессию поверхностных молекул, необходимых для взаимодействия клеток иммунной системы.

Мембранные препараты М. fermentans являются пирогенами и индуцируют в клетках противовоспалительные пирогены интерлейкин-1 (ИЛ-1) и ФНО. Липидные экстракты мембраны М. penetrans также стимулируют макрофаги к продукции ФНО-α.

Микоплазмы могут активировать комплемент, вызывать резорбцию костных структур в наномолярных концентрациях. MALP-2 индуцирует высвобождение фибробластами МСР-1 — хемокина, который является хемоатрактантом для макрофагов.

Итак, липопротеины являются самыми активными, но, возможно, не единственными компонентами микоплазм, воздействующими на клетки иммунной системы, особенно на макрофаги/моноциты.

- Читать далее "Биологические модели микоплазменной инфекции"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 19.2.2020