 |
Адгезия к клеткам млекопитающих
|
|
|
|
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ЗДРАВООХРАНЕНИЮ И СОЦИАЛЬНОМУ РАЗВИТИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра микробиологии и вирусологии
Медико-биологический факультет
Лекции 1 и 2
«Инфекция и молекулярно-генетические основы вирулентности микроорганизмов»
Лекция 1
Kак правило, каждому из опасных для других живых существ микробу присущ комплекс биологических свойств, обеспечивающих его паразитирование и действующих совместно или последовательно. Эти свойства можно назвать элементами патогенности.
Очевидно также, что в осуществлении отдельных элементов патогенности (прикрепление паразита к определенным слизистым оболочкам, прохождение сквозь эпителий, чрезмерное усиление секреции эпителиоцитов, например под действием того или иного токсина и так далее) участвуют те или иные физические или химические силы, чаще всего, по-видимому, обусловленные действием специальных ферментов. Это - факторы патогенности. Некоторые из них обнаруживаются лишь на отдельных стадиях инфекционных процессов. Есть основания считать, что выработка (или пуск) нужных в определенный момент факторов определяется фенотипическими изменениями, т.е. введением в действие соответствующих генов из их набора (генотипа), характеризующего каждый из патогенных микробов.
Таким образом, под понятием элементы патогенности нужно понимать способы поведения вредных микроорганизмов в макроорганизме, а факторами патогенности - средства для выполнения этих способов.
|
|
|
К элементам патогенности относят:
- Способность к адгезии и колонизации, как способность бактерий прикрепляться к эпителиальным клеткам и размножаться на их поверхности.
- Способность к пенетрации, т.е. проникновению в эти клетки и инвазии, как способность проникать в подлежащие ткани размножаться в них и распространятся по ним. Сюда же относится и способность микроорганизмов противостоять факторам иммунной защиты организма.
- Способность патогенного микроба специфически взаимодействовать с макроорганизмом в который он проник через дыхательные пути, пищеварительный тракт, кожу или слизистые оболочки. Чаще инфекциозность в значительной степени определяется экзотоксинами, взаимодействующими in vivo с определенными структурами и тканями.
Патогенные свойства соответствующих микроорганизмов, включая их способность к инвазии и инфекциозности, определяются так называемыми факторами агрессии и представляют собой продукты обмена (метаболизма) развивающихся и размножающихся клеток либо их структурными компонентами.
Адгезия к клеткам млекопитающих
Первые стадии инфекционного процесса, связанные с адгезией микробных клеток на чувствительных клетках и последующей колонизацией, являются конкретными проявлениями вирулентных свойств любого возбудителя. С одной стороны, в этом процессе задействованы неспецифические физико-химические механизмы, которые могут быть связаны с гидрофобностью микробных клеток, суммой энергий отталкивания и притяжения. С другой стороны, эта способность определяется специфическими химическими группировками определенного строения - адгезинами, находящимися на поверхности микроорганизмов, и рецепторами клеток, которые должны соответствовать друг другу, как “ключ к замку”. Адгезины микроорганизмов обладают тканевой тропностью, что обуславливает органную специфичность характерную для тех или иных возбудителей.
|
|
|
Прилипание, к клеткам хозяина может предшествовать проникновению в них, которое обеспечивается или посредством фагоцитоза или бактериально-опосредованным эндоцитозом (вторжение). Разнообразие молекул и макромолекулярных структур, которые все вместе известны как адгезины, опосредуют адгезию к поверхностям клетки или молекулам клетки, и они могут быть в общих чертах разделены на фимбриальные адгезины (fimbriae или pili), которые являются филаментозными структурами на поверхности бактерий, и афимбриальные адгезины, которые включают большинство других адгезивных молекул.
У грамотрицательных бактерий функцию распознавания и прикрепления бактерий чаще всего связывают с морфологическими поверхностными структурами - пилями или фимбриями. Они короче и тоньше жгутиков. Их длина может достигать 10 нм (иногда до 2 мкм, у возбудителя коклюша до 40-70 мкм). Пили могут быть как у бактерий несущих жгутики так и без них. Установлено, что большинство типов фимбрий, кодируется хромосомными генами, реже плазмидами. Фенотипическая выраженность фимбрий зависит от условий культивирования (концентрации питательных веществ, аэрации, температуры, ионной силы), фазы развития микробной популяции. Пили - преимущественно белковые структуры, состоящие в основном из белка пилина, к которому могут присоединятся углеводный и белковый компоненты. В пилине содержатся неполярные аминокислоты: аланин, валин, глицин, изолейцин, лейцин, глицин, метионин, пролин, триптофан, фенилаланин. Повторяемость аминокислот в полипептидной цепи различна. Например в пилине E. coli наибольшее количество аминокислотных остатков приходится на аланин, аспарагиновую кислоту, треонин, глицин.
Синтез пилей происходит при участии транспортынх систем цитоплазматической мембраны. Исходный фонд веществ в клетках для образования жгутиков и пилей один. Из этих веществ образуются отдельные их субъединицы, а затем формируются органеллы.
За адгезию отвечают, так называемые простые пили (выделяют еще так называемые половые пили, которые отвечают за коньюгацию). Молекулы, которые непосредственно связываются с поверхностными структурами клеток хозяина, расположены обычно в терминальных областях пилей, и, изменяясь эти молекулы патогенов могут изменить и тропность бактерий к тем или иным субстратам. В пилях высокоспецифичные структуры, определяющие прочную адгезию клеток, относятся к разряду углеводов, гликопротеинов и гликолипидов. У энтеробактерий - это D-манноза. У нейсерий - гликопротеины и гликолипиды (в частности, ганглиозиды, которые находятся у них непосредственно в пилях), у вибрионов - L-фукоза и манноза. Пили бактерий отвечают также за гемагглютинирующую активность бактерий.
|
|
|
Афимбриальные адгезины разнообразны. В качестве примеров можно назвать адгезины AfaD и AfaE у Escherichia coli, ответственные за прикрепление этих бактерий к клеткам мочевого трактата или кишечным клеткам, а также липопротеиновый антиген К-88 у E. coli (глоботетразилцерамид), и филаментозный гемагглютинин (FHA) [поверхностный бактериальный протеин] Bordetella pertussis, ответственный за прикрепление к легочному эпителию и фагоцитирующим клеткам. Афимбриальные адгезины также включают опалесцирующие белки (Opas) у Neisseria, которые объединяют в семейство, группу сходных белков ответственных за клеточно-типовую специфичность, и повторяющиеся белки Грамположительных бактерий, типа М белка Streptococcus или fibronectin-связывающих белков Streptococcus и Staphylococcus. Кроме того грамположительные бактерии могут осуществлять адгезию при помощи тейхоевых кислот. Афимбриальные адгезины позволяют этим патогенам твердо прикрепляться к экстрацеллюлярным матричным компонентам в качестве первого шага к колонизации ткани.
|
|
|
