Пневмококк обладает большим набором факторов патогенности, обеспечивающих ему возможность в зависимости от резистентности организма хозяина, вызывать различные формы инфекционного процесса.

У пневмококка обнаружены гены, которые кодируют факторы патогенности, обладающие разным тканевым тропизмом — способностью колонизовать эпителий носоглотки, бронхов, легких или проникать в кровь, а также поражать мозговые оболочки.

Роль адгезивов выполняют тейхоевая и липотейхосвая кислоты (ТК и ЛТК соответственно), а также связанные с ними холин-связывающие белки PspA и CbpА (он же PspC). Наиболее адгезивные клетки находятся в прозрачных колониях благодаря высокому содержанию белка CbpА. Оба белка представляют собой палочковидные молекулы, один из доменов которых спирально «скручен» и в виде продолговатого образования выступает снаружи клеточной стенки, пронизывая капсулу.

Именно эти домены несут функцию адгезинов. Вторым доменом белки нековалентно крепятся к холину в составе ЛТК и ТК клеточной стенки. Вдобавок белок CbpА связывает иммуноглобулины, лишая ткани местной иммунологической защиты. Местную неспецифическую защиту нарушает и белок PspA, связывая бактерицидную часть молекулы лактоферрина — антибактериального железосодержащего гликопротеида, находящегося в слюне, грудном молоке, слезах и относящегося к факторам естественной резистентности человека.

Замечено, что адгезии CbpА (PscC) обычно выражен у клеток пневмококка, населяющих носоглотку, в то время как PspA строго связан с изолятами из крови, т.е. с более инвазивными.

Все эти свойства позволяют причислить белки PspA и СЬрА к факторам колонизации пневмококка. Более того, оба белка инактивируют комплемент, точнее его ключевую молекулу СЗ, чем способствуют «ускользанию» пневмококка от бактериолиза и фагоцитоза, содействуя инвазии патогена.

Недавно у пневмококка идентифицирован еще один холин-связывющий белок CbpG. Этот белок является энзимом, секретируемым во внешнюю среду и расщепляющим поверхностный матрикс эпителия.

К числу поверхностных холин-связывающих белков относят и PsaA. Ранее его ошибочно считали адгезином (Pneumococcal surface adhesin А, англ.), но недавно было показано, что его молекулы не выступают наружу из клеточной стенки, и что основная роль PsaA — транспорт жизненно важных ионов Zn⁺⁺ и Mn⁺⁺ в цитоплазму бактерии.

Капсулы пневмококка, как и других бактерий, защищают его от фагоцитоза. Фагоциты встречаются на поверхности слизистых оболочек, но особенную опасность для микроорганизмов они представляют при соприкосновении последних с кровью в легочных альвеолах и кровяном русле. Поэтому противостояние штамма фагоцитозу способствует его инвазии в легочную ткань и кровь. Капсульные штаммы слабо адгезивны, так как капсула экранирует поверхностные структуры, ответственные за адгезию.

Штаммы пневмококка, выделяемые от бактерионосителей, как правило, не образуют капсул, но зато обладают высокой адгезивной активностью, так как богаты адгезином CbpA (прозрачные колонии).

Пневмококк продуцирует ряд ферментов, способствующих его патогенности. Лизоцим (мурамидаза) является фактором колонизации благодаря воздействию на нормальную флору слизистых оболочек. Протеаза, расщепляющая иммуноглобулин А подкласса 1, защищает пневмококк от местных антител, что также способствует колонизации.

Нейраминидаза встречается у всех штаммов. Этот энзим, отщепляющий сиаловую (нейраминовую) кислоту от гликанов человека, способствует патогенности пневмококка на всех этапах инфекционного процесса. Он содействует колонизации, снижая вязкость муцина слизистых оболочек, а также является фактором инвазии, нарушая гликановые субстраты тканей человека.

Мощным фактором инвазии является фермент гиалуронидаза (точнее — гиалуронанлиаза), разрушающая гиалуронан — компонент межуточного вещества соединительной ткани. Фермент ковалентно связан с пептидогликановым слоем и выделяется наружу, причем особенно интенсивно при разрушении клеток пневмококка. Именно при помощи этого энзима пневмококк преодолевает гематоэнцефалический барьер (ГЭБ), что приводит к гнойному менингиту.

Поверхностный аутолитический фермент мурамиламидаза LytA, разрушающий собственные клетки, способствует высвобождению из них важнейших факторов патогенности пневмококка — пневмолизина и гиалуронидазы, а также тейхоевых кислот и пептидогликана. Последние являются индукторами цитокинов — медиаторов воспалительной реакции, столь характерной для пневмококковой инфекции.

Важнейшим фактором патогенности является иневмолизин или β-гемолизин, вызывающий β-гемолиз в анаэробных условиях. β-Гемолизин — белок с мол. массой 53 кД, высвобождающийся из клеток пневмококка при аутолизе, а также при антибиотикотерапии. Пневмолизин является тиол-зависимым цитолизином, повреждающим мембраны клеток человека, и аналогичен стрептолизину-О пиогенного стрептококка.

Пневмолизин образует разрывы в мембранах клеток — эритроцитов, моноцитов, нейтрофилов, эпителия и эндотелия. При повреждении эндотелия мозговых сосудов нарушается ГЭБ, что играет роль в возникновении менингита. Разрывы клеточных мембран зависят от соединения пневмолизина с холестерином мембран, по причине чего в последних образуются губительные для клеток отверстия. Помимо цитолизирующего действия пневмолизин обладает рядом других патогенных функций.

Он подавляет и останавливает движение ресничек (цилиостаз) эпителия бронхов и эпендимы мозговых желудочков; разрыхляет эпителиальный слой бронхов; вызывает отек альвеолярного эпителия и эндотелия, разрушая тем самым альвеолярно-эндотелиальные соединения легочной ткани. Пневмолизин подавляет фагоцитоз, действуя на хемотаксис нейтрофилов и на губительный для поглощенных микроорганизмов «респираторный взрыв» внутри фагоцита.

Пневмолизин активирует комплемент по альтернативному пути, истощая его запасы и «отвлекая» от важнейшей защитной функции — участия в фагоцитозе, что способствует выживанию пневмококка в крови.

Все штаммы пневмококка, вызвавшие менингит, обладают капсулами, гиалу-ронидазой и пневмолизином.

Большинство выделенных при пневмонии и отите пневмококков также имеет эти признаки. «Носительские» штаммы, напротив, лишены не только капсул, но и гиалуронидазы, и часто пневмолизина.

Итак, пневмококки обладают факторами колонизации (поверхностные структуры — адгезины, расщепляющая IgA1 протеаза, пневмолизин, нейраминидаза), факторами противостояния защитным силам хозяина и распространения (капсулы, комплемент-связывающие белки, гиалурондаза) и прямым цитотоксическим действием (пневмолизин). Именно пневмолизин ответствен за тяжелые и летальные случаи пневмококковой инфекции.

Пневмококк поражает не только человека. Описаны маститы коров и коз, септицемии телят, вызванные пневмококком. Возможен обмен штаммами между людьми и домашним молочным скотом.

- Читать далее "Биологические модели пневмококковой инфекции"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 21.11.2019