Роды бактерий Actinomyces, Mobiluncus, Aggregatibacter (сем. Actinomycetaceae)

а) Род Actinomyces — грампозитивные, не образующие спор палочки, иногда с выраженным полиморфизмом. Имеют тенденцию к формированию цепочек и ветвящихся нитчатых элементов, которые, в частности, составляют основу зубной бляшки. На них с помощью адгезии фиксируются другие симбионты зубной бляшки, например, разнообразные виды кокков. При этом формируются причудливые образования в форме «колосков», «початков», «пальм» и других элементов.

Каждый вид актиномицетов имеет свой излюбленный биотоп в организме человека: A. israelii, A. naeslundii, A. viscosus, A. odontolyticus выделяются из полости рта и зубной бляшки, A. meyeri, A. israelii, A. gravenitzii, A. lingnae — из патологического материала при заболеваниях респираторного тракта, A. turicensis — при заболеваниях урогенитального тракта, A. radingae — при абсцессах молочной железы, грудной клетки и спины, A. europaeus — абсцедирующей пиодермии шеи и гениталий.

Показано, что актиномицеты имеют значение в этиологии важнейших стоматологических заболеваний — кариеса зубов и пародонтита, а также неспецифических воспалительных процессов и актиномикоза. При ферментации углеводов актиномицеты образуют лактат, уксусную, муравьиную и янтарную кислоты, обладающие сильным кариесогенным действием. За счет факторов коагрегации с другими бактериями они способствуют заселению различных биотопов полости рта прочими бактериями: пиогенными кокками, фузобактериями и другими.

Выделяются в значительных количествах из зубной бляшки в норме и при развитии патологии, из кариозных полостей, пародонтальных карманов, содержатся в гнойных материалах при актиномикозе, хронических воспалительных процессах мягких тканей и остеомиелите челюстно-лицевой области. Обладают природной устойчивостью к метронидазолу.

Основные виды: A. israelii, A. naeslundii, A. viscosus, A. odontolyticus. (Близкими к актиномицетам бактериями, но с аэробным типом дыхания следует считать представителей родов Nocardia (сем. Nocardiaceae) и Rothia сем. Micrococcaceae).

N. asteroids отличается формированием скопления микробных клеток, формирующих переплетающиеся ветвистые и звездчатые скопления палочковидных и вытянутых нитевидных клеток. Вызывает воспалительные процессы мягких тканей и легких, преимущественно у иммунокомпрометированных пациентов.

R. dentocariosae впервые выделены из кариозных полостей, но какой-либо роли в развитии кариеса зубов не играют. Могут быть причиной нагноений, в том числе хронических периодонтитов. Морфологически микроб очень полиморфен благодаря гетероморфному типу деления и формированию как кокковых, так и палочковидных, в виде хлыстов, клеток.

При оценке их патогенности и роли перечисленных видов микробов в развитии актиномикоза следует учитывать, что практически всегда актиномицеты выделяются в ассоциации с другими анаэробными видами, то есть имеет место синергизм патогенного действия, и, поэтому, актиномикоз следует считать оппортунистическим процессом, протекающим как микст-инфекция. В значительном числе случаев (до 40-60%) из «актиномикотических» очагов челюстно-лицевой области выделяются бактероиды, фузобактерии и пептострептококки, но не актиномицеты, как считалось ранее.

б) Род Mobiluncus. Многообразие грамположительных анаэробных обитателей нашего организма дополняют извитые формы, которые морфологически сходны с подвижными извитыми формами грамотрицательных бактерий. Это представители медицински значимого рода Mobiluncus (сем. Actinomycetaceae). Включает два вида — М. curtisii и М. muliens. Имеют характерную морфологию полумесяца, грамвариабельны, подвижны. Обитают во влагалище у женщин. В культуре они могут быть как грамположительными, так и грамотрицательными. Однако структура клеточной стенки соответствует грамположительным бактериям, хотя и имеет значительные включения липополисахарида (ЛПС). Подобно другим грамположительным бактериям, представители рода Mobiluncus чувствительны к ванкомицину и резистентны к колистину. Являются одним из ведущих факторов развития бактериального вагиноза у женщин.

в) Род Aggregatibacter. Представитель этого рода — Aggregatibacter actinomycetemcomitans (в старой номенклатуре — Actinobacillus actinomycetemcomitans). По-латыни grex — стадо, стая; отсюда grego — сбиваться в стаю; aggrego — присоединяю (сь) [к] стае, пучку. Древнегреческое [бактэри’а] буквально означает «посох», а производный от него уменьшительный вариант ([бактэрион], уже в латинской интерпретации — «палочка». Таким образом, Aggregatibacter — микроорганизм палочковидной формы, соединяющийся с другими бактериями.

В свою очередь, образные источники термина actinomycetemcomitans также прослеживаются по отдельным его составным частям [акти’с] — луч [му’кэс] — гриб. В комбинации с латинским comitans (сопровождающий) actinomycetemcomitans означает сопровождающий лучистые грибы.

Aggregatibacter actinomycetemcomitans — один из основных пародонтопатогенных видов (первого порядка), способный к экзогенной передаче, инвазии, синтезу экзотоксина и внутриклеточному паразитизму.

Представляют собой грамвариабельные, микроаэрофильные (факультативноанаэробные) бактерии, обитающие на слизистой оболочке полости рта.

На плотной среде A. actinomycetemcomitans образует три типа колоний. В первичном посеве из десневого материала обычно вырастают шероховатые колонии небольшого размера (0,5-1,0 мм), прозрачные, округлые, с неровными краями, «подрывающими» агар. Расположение клеток в колонии напоминает звезду или скрещенные сигары, что отражено в старом названии рода («лучистые»). В жидкой среде эти клетки формируют агрегаты на стенках сосуда, оставляя среду прозрачной. При повторных посевах на агаре формируются колонии двух вариантов — гладкие/прозрачные и гладкие/непрозрачные. Прозрачные, по-видимому, являются промежуточным вариантом между шероховатыми и гладкими/непрозрачными. Если переход от шероховатых к гладким колониям происходит вскоре после выделения штамма, то превращение гладких колоний в шероховатые in vitro случается очень редко, что, видимо, связано с факторами питания.

Вариабельность колоний отражает различную экспрессию поверхностных компонентов клетки. Шероховатые варианты A. actinomycetemcomitans, в отличие от гладких, экспрессируют белки наружной мембраны молекулярной массой 43 и 20 kDa — белки А и В, соответственно. Кодирующие их гены гомологичны генам фимбриальных белков. Клетки шероховатых вариантов имеют много фимбрий, у гладких их мало или фимбрии отсутствуют вовсе. Роль фенотипической вариабельности микроба пока не ясна. Возможно, она влияет на цикличность течения пародонтита — смену фаз обострения и ремиссии.

Факторы патогенности. Имеются у штаммов серотипа b (см. ниже) и представляют собой ряд экзотоксинов. Все экзотоксины возбудителя могут индуцировать апоптоз иммуноцитов, нарушая тем самым иммунологический надзор.

Лейкотоксин относится к семейству порообразующих гемолизинов/лейкотоксинов (RTX), экспрессируемых различными патогенными бактериями. Доказан механизм генетической регуляции синтеза избыточного количества экзотоксина у A. actinomycetemcomitans.

В опероне из 4 генов (С, А, В, D) структурный ген этого токсина — 2-й (ItxА). Белки генов Itx В и Itx D участвуют в транспортировке токсина на поверхность клетки, а продукт гена Itx С — в посттрансляционной активации токсина. Гибель клетки является следствием осмотического шока или апоптоза.

Термолабильный голотоксин (англ. CTD — cytolethal distending toxin), или токсин летального набухания клетки, способствует набуханию и остановке жизненного цикла эукариотических клеток, перестройке их актина и апоптозу, однако проявление его активности зависит от типа изучаемых клеток.

Как уже указывалось, протеины A. actinomycetemcomitans (особенно лейкотоксин) могут индуцировать апоптоз иммунных клеток организма хозяина. Обусловленное лейкотоксином уничтожение промиелоцитных клеток HL-60 включает активацию каспаз и развитие апоптоза. Этот токсин индуцирует апоптоз и по митохондриальному пути. CDT способен индуцировать апоптоз Т-лимфоцитов, активируя каспазу-2 и каспазу-7. Устранение клеток острого воспаления с помощью апоптоза может играть важную роль в патогенезе заболеваний, опосредованных A. actinomycetemcomitans.

Фактор иммуносупрессии (ISF) A. actinomycetemcomitans относится к семейству белков Cdt и кодируется геном cdtB (белки ISF и CdtB по сути эквивалентны). Гены cdtA, cdtB и cdtC кодируют синтез трех полипептидов — CdtA, CdtB и CdtC (мол.масса которых 27, 29 и 20 kDa, соответственно).

Липополисахарид (ЛПС), эндотоксин — компонент наружной мембраны, составляет 75% клеточной поверхности. О-полисахаридный компонент ЛПС является основным антигеном, стимулирующим иммунный ответ организма хозяина.

В соответствии со строением О-полисахарида выделяют 6 серотипов A. actinomycetemcomitans: а, b, с, d, е и Г Частота выявления серотипов различается в разных популяциях. Обычно пациенты инфицированы стабильно в течение долгого времени только одним серотипом. Серотип а обитает на слизистой оболочке полости рта, непатогенен. Серотип b связан с агрессивными формами пародонтита. Штаммы этого серотипа продуцируют повышенные количества основного фактора патогенности — лейкотоксина. Серотип с доминирует в большинстве популяций. Его выявляют при экстраоральных инфекциях (например, при эндокардитах) и у людей со здоровым пародонтом. Патогенность еще 3-х серотипов — d, е, и f остается дискутабельной.

У нетоксигенных штаммов серотипа а отсутствуют специфические нуклеотидные пары на промоторном участке и поэтому продукция токсина резко снижена (в 20-30 раз) по сравнению с токсигенным серотипа b.

ЛПС A actinomycetemcomitans вызывает резорбцию костной ткани, агрегацию тромбоцитов, некроз кожи. Он также активирует макрофаги и активно связывает гемоглобин — источник ионов железа для роста микроба. Низкие концентрации ЛПС стимулируют продукцию макрофагами интерлейкинов (ИЛ) — ИЛ-1а, ИЛ-1β и фактора некроза опухолей-а (ФНО-α) — цитокинов, участвующих в воспалении и резорбции кости, а высокие концентрации — продукцию системных про-воспалительных и антивоспалительных цитокинов. Предполагают, что соотношение этих двух типов цитокинов может определять развитие и исход пародонтита.

Кроме того, возбудитель продуцирует белки, связывающие Fc-фрагмент антител. Антитела связываются с рецепторами полиморфно-ядерных лейкоцитов (ПЯЛ) своими Fc-фрагментами. Бактериальные Fc-рецепторы — это выделяемые или связанные с клеткой белки, способные связываться с Fc-фрагментом иммуноглобулинов. Тем самым они могут конкурировать с ПЯЛ за Fc-фрагменты и угнетать фагоцитоз. Такими свойствами обладает белок OmpA — представитель семейства термомодулируемых мембранных белков грамотрицательных бактерий, а также поверхностный капсульный слой. Ввиду того, что Fc-рецепторы играют определенную роль и при активации комплемента, предполагается, что Fc-связывающие белки A. actinomycetemcomitans подавляют оба защитных механизма хозяина.

Активность трипсиноподобных протеаз A. actinomycetemcomitans коррелирует с клиническими параметрами пародонтита. Они расщепляют коллаген, фибронектин, сывороточный, но не секреторный IgA, IgM и IgG in vitro.

Выступающие участки поверхности A. actinomycetemcomitans — пузырьки — являются остатками соединения клеток или результатом выпячивания их мембран. Большое количество пузырьков выделяется в окружающую среду. У высоколейкотоксических штаммов наблюдается много пузырьков, у низко- или нелейкотоксических их мало или они вовсе отсутствуют. Помимо лейкотоксина, везикулы A. actinomycetemcomitans содержат эндотоксин с костно-резорбтивной активностью, а также актинобациллин (бактериоцин). Прилипание к эпителиальным клеткам слабоадгезивных или неадгезивных штаммов при наличии у них пузырьков существенно возрастает. Выявление адгезивных свойств пузырьков A. actinomycetemcomitans позволило выдвинуть гипотезу о том, что они являются «средствами доставки» токсичных материалов этого микроба.

A. actinomycetemcomitans также имеют высоко антигенные фимбрии (пили), играющие важную роль в колонизации и инвазии тканей пародонта. Мишенями на клетках организма хозяина для них являются рецепторы трансферрина и эпителиальные интегрины. Фимбрии A. actinomycetemcomitans расположены перитрихиально, имеют длину около 2 мкм и диаметр 5 нм, часто формируют пучки. У свежевыделенных штаммов фимбрий много, но после субкультивирования in vitro их количество резко падает. Адгезия A. actinomycetemcomitans к эпителию или гидроксиапатиту (покрытому или не покрытому слюной) связана как с культуральным полиморфизмом, так и с фимбриями. В адгезии участвует субъединица фимбрий массой 54 kDa — фимбриальный белок. Между наличием фимбрий и адгезией A. actinomycetemcomitans, безусловно, имеется корреляция, но штаммы без фимбрий также проявляют адгезивные свойства, что указывает на участие в этом процессе и других компонентов.

Наиболее важным патогенным свойством A. actinomycetemcomitans является способность уклоняться от врожденной защиты организма и выживать при механическом удалении бактериальных отложений, проникая в ткани десен и, особенно, в эндотелиальные клетки. В клинических исследованиях показана возможность A. actinomycetemcomitans пенетрировать в десневой эпителий, причем очень необычным образом и с последующей специфической внутриклеточной локализацией. Проникновение A. actinomycetemcomitans в клетки является энергозависимым процессом, связано с адгезией, синтезом протеинов, активным рецепторозависимым эндоцитозом. В ходе этого динамичного процесса прикрепление A. actinomycetemcomitans к клетке хозяина инициирует у нее образование вакуоли, в составе которой микроб проникает внутрь, после чего вакуоль быстро разрушается и микроб поступает в цитоплазму. Аналогичным образом осуществляется инвазия эпителиальных клеток в экспериментах in vitro.

Некоторые, в особенности свежевыделенные клинические штаммы образуют вязкие биопленки на твердых поверхностях — пластике, стекле, гидроксиапатите. Такая неспецифическая адгезия обусловлена локусом tad — кластером из 7 генов (fa^ABCDEFG), кодирующим образование длинных фибрилл и «пакетных» пилей. Образование плотно прилегающей биопленки может быть ранней стадией колонизации A. actinomycetemcomitans зубной поверхности.

Большинство изученных штаммов A. actinomycetemcomitans прочно прикрепляются к эпителиоцитам. В адгезии A. actinomycetemcomitans к эпителиоцитам участвует несколько видов адгезинов и механизмов адгезии. Адгезия опосредована фимбриями, внеклеточным аморфным материалом и пузырьками. Вместе с тем, штаммы с гладкими колониями, без фимбрий или с небольшим их количеством прочно связываются с эпителиальными клетками. Это указывает на существование адгезинов, отличных от фимбрий.

К нефимбриальным адгезинам относятся: эпителиальный адгезии Аае, многофункциональный белок, участвующий как в адгезии, так и в инвазии, OmplOO и экстраклеточный матриксный белковый адгезии А (EmaА), опосредующий взаимодействие A. actinomycetemcomitans с коллагеном.

Адгезия A. actinomycetemcomitans к внеклеточному матриксу связана с антенноподобными поверхностными структурами, состоящими из олигомеров EmaA. EmaА — белок внешней мембраны, аналогичный аутотранспортеру YadA, фактору вирулентности Yersinia enterocolitica. Внеклеточный матрикс — сложная сеть белков и полисахаридов, окутывающая клеточные компоненты в соединительной ткани. Его основным белковым компонентом является коллаген. В соединительной ткани преобладают коллагены типов I, II, III, V, XI (волокнообразующие), тогда как структурно отличающийся от них коллаген типа IV — основной в базальных мембранах.

В соединительной ткани и базальных мембранах встречаются также фибронектин и ламинин — неколлагеновые гликозилированные белки. A. actinomycetemcomitans связывается с иммобилизированными коллагенами типов I, II, III, V, но не IV. Связывания с этими коллагенами в растворе in vitro не происходит, что указывает на необходимость конформационных изменений фибрилл коллагена для связывания. В этом процессе участвуют белки внешней мембраны Л. actinomycetemcomitans. Микроб связывает также фибронектин, но не фибриноген плазмы. Способность Л. actinomycetemcomitans связываться с нерастворимыми белками — главным структурным компонентом внеклеточного матрикса, может помочь A. actinomycetemcomitans колонизировать соединительную ткань полости рта (и не только этой зоны).

Подобно другим пародонтопатогенным видам, A. actinomycetemcomitans способны вырабатывает факторы, изменяющие или подавляющие защитные механизмы хозяина. ПЯЛ уничтожают фагоцитированные микробы путем слияния фагосомы с лизосомами (содержащими ряд антимикробных веществ). Однако A. actinomycetemcomitans может нарушать процесс слияния или уклоняться от воздействия содержимого лизосом. К одним компонентам эти микробы устойчивы, выработку лейкоцитами других факторов они подавляют. Так, термостабильный белок A. actinomycetemcomitans подавляет образование H2O2, но многие штаммы и без этого выдерживают высокие концентрации перекиси водорода.

A. actinomycetemcomitans устойчивы также к действию ряда дефенсинов — защитных катионных пептидов у нейтрофилов. Помимо участия в фагоцитозе, лейкоциты и моноциты/макрофаги выделяют биологически активные вещества — цитокины, активные формы кислорода и др. Некоторые компоненты A. actinomycetemcomitans (ЛПС, ISF, типоспецифический полисахарид, антиген массой 65 kDa) индуцируют или усиливают синтез цитокинов. Такое модулирующее воздействие микроба на иммунную систему нарушает гомеостаз и способствует развитию заболевания.

Основные клинические синдромы: юношеский пародонтит, агрессивные формы пародонтита и гингивита у взрослых, язвенно-некротические стоматиты, абсцессы и флегмоны. Ключевым этапом в колонизации тканей и их последующей деструкции при пародонтите, по-видимому, является адгезия A. actinomycetemcomitans к эпителию десневой борозды. У штаммов с фимбриями более выражена адгезия к поверхности зубов. В отличие от многих бактерий «поздней» колонизации, у A. actinomycetemcomitans мало «партнеров» для коагрегации (выявлена коагрегация только с F. nucleatum).

Пародонтит сопровождается утратой костной ткани альвеолы и опорных структур зуба. В резорбции костной ткани участвует не менее трех компонентов A. actinomycetemcomitans-. ассоциированный с поверхностью клетки материал (SAM), ЛПС и чувствительный к протеолизу фактор микропузырьков. Активным компонентом SAM является молекулярный проводник белка теплового шока — GroEL, который, по-видимому, действует непосредственно на остеокласты. SAM также может оказывать антипролиферативное влияние на остеобластоподобные клетки. Механизмы действия SAM и ЛПС существенно отличаются друг от друга.

- Читать далее "Роды бактерий Propionibacterium (сем. Propionibacteriaceae), Eubacterium, Mogibacterium (сем. Eubacteriaceae), Olsenella (сем. Corynebacteriaceae)"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 22.4.2020

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.