Факторы адаптивного иммунитета при паразитарных болезнях

Мелкие и внутриклеточные паразиты могут уничтожаться активированными макрофагами путем фагоцитоза. Макрофа­ги, нейтрофилы, а также NK-клетки способны вести контакт­ный цитолиз пораженной паразитом клетки. Однако это, как правило, антителозависимый процесс и на ранних стадиях он возможен только при соответствующем количестве естествен­ных антител.
При формировании иммунного ответа на те или иные пара­зитарные антигены эффективность защитных реакций зависит в значительной степени от характера паразитирования возбуди­теля. А также от того, насколько значимы нейтрализуемые ан­тигены в патогенезе и жизнеобеспечении паразита.
Антитела чрезвычайно важны для реакций иммунитета при паразитарных болезнях. Так или иначе они участвуют во многих защитных реакциях. Отмечают роль IgE; igG; а также IgA (при гельминтозах). Роль этих антител сводится к следующему:
1. Антитела сорбируются на поверхности эозинофилов, ма­
крофагов, нейтрофилов, тромбоцитов, тучных клеток и базо-
филов, придавая процессам дегрануляции этих клеток антиген-
специфическую направленность. При этом процессы внекле­
точного цитолиза становятся не только целенаправленными,
но и значительно более интенсивными.
2. Антитела, сорбированные на поверхности макрофагов,
нейтрофилов, а также NK-клеток, позволяют этим лейкоцитам
вести контактный цитолиз пораженных клеток.
3. Антитела (наряду с комплементом) усиливают механиз­
мы фагоцитоза, респираторного взрыва и продукции N0 у фа­
гоцитов.
4. Антитела запускают механизмы активации комплемента
по классическому пути, непосредственно на поверхности пара­
зита.
5. Антитела могут нейтрализовать токсины, выделяемые
гельминтами, а также стерически блокировать рецепторы, поз­
воляющие мелким паразитам прикрепляться к клетке или про­
никать в нее. Это, в свою очередь, обрывает весь процесс пара­
зитирования.

Фагоциты и гранулоциты

Фагоциты и гранулоциты в ответ на активацию и прими­тивное распознавание паразитарных клеток активируются и начинают процесс внеклеточного цитолиза. Механизмы это­го процесса (см. гл.6.3.2) сводятся к высвобождению содержи­мого гранул лейкоцитов во внеклеточное пространство (дегра-нуляция). Поскольку этот процесс происходит, как правило, в непосредственной близости от паразита, то на поверхность последнего обрушивается масса протеолитических и других ферментов, токсических метаболитов кислорода и азота, а так­же все другие цитолитические компоненты гранулоцитов. В ре­зультате даже плотные покровы многоклеточных паразитов мо­гут быть лизированы.
Особенно важную роль в процессах противопаразитарного внеклеточного цитолиза играют эозинофилы и нейтрофилы. Существует даже предположение, что эозинофилы были вооб­ще поддержаны эволюцией, как клетки специализирующиеся на осуществлении внеклеточного цитолиза крупных паразитов, которые развиваются в тканях, но из-за своих размеров не мо­гут быть уничтожены фагоцитированием.
Эозинофилы содержат в своих гранулах черезвычайно ток­сичный для паразитов «главный основной белок» (МВР — major basic protein). В то же время этот белок не вызывает зна­чительных повреждений собственных клеток хозяина. Нейтро­филы также содержат в составе своих гранул весьма токсичные для паразитов продукты, особенно дефензины.
В процессах разрушения структуры паразитов (как одно­клеточных, так и многоклеточных) значительную роль играет комплемент. Помимо непосредственного лизиса паразитарных клеток, компоненты комплемента выполняют и опсонизирую-шую функцию (особенно СЗЬ). Это облегчает распознавание и контакт с паразитарной клеткой фагоцитов, эозинофилов и других клеток, имеющих соответствующие рецепторы.

ОСОБЕННОСТИ ИММУННОГО ОТВЕТА ПРИ ПАРАЗИТАРНЫХ БОЛЕЗНЯХ

Характерные особенности противопаразитарного иммунно­го ответа обусловлены размерами объектов, против которых при­ходится действовать системе иммунитета. Паразиты больших размеров не могут быть фагоцитированы даже макрофагами, их нельзя непосредственно нейтрализовать и антителами. Здесь ор­ганизм хозяина включает другие механизмы зашиты, которые могут быть эффективны против многоклеточных паразитов. Что касается паразитических организмов, персистируюших внутри клеток, то здесь основную роль играют те же киллерные меха­низмы, которые уничтожают всю зараженную клетку.
Факторы врожденного иммунитета при паразитарных болезнях
Первую линию зашиты при паразитарных болезнях форми­руют факторы врожденного иммунитета. Прежде всего — это макрофаги, нейтрофилы, эозинофилы и тромбоциты. Сущест­венную роль играет здесь и система комплемента.
Наиболее эффективные защитные реакции организма хозя­ина против многоклеточных паразитов — реакции внеклеточно­го цитолиза, которые активно развиваются при наличии анти­тел к паразитарным антигенам. Но эти реакции могут идти и в отсутствии антител, особенно на ранних этапах развития инва­зионного процесса.
Например, макрофаги, в ответ на некоторые антигенные компоненты паразитов (в частности, на фосфолипидсодержашие антигены) секретируют цитокины — TNFa и другие. TNFa активирует как сами фагоциты, так и эозинофилы и тромбоциты.
Кроме того, цитокины макрофагов (TNFa и IL-1) могут влиять не толь­ко на клетки иммунной системы, но и на другие соматические клетки ор­ганизма. В результате эти клетки становятся более устойчивыми к воздей­ствию паразитов.

Т-клеточный ответ при антибактериальном иммунитете

Значительную роль в защитных реакциях играет связыва­ние антител с адгезивными структурами бактерий (фибрилла­ми, фимбриями). В результате этого процесса бактерии теряют способность взаимодействовать с соответствующими рецепто­рами на мембране клеток хозяина и не развивают патогенных эффектов.
Связываясь с антигенами на поверхности бактерий, антите­ла инициируют запуск реакции активации комплемента по классическому пути, что завершается формированием здесь же мембранолизируюшего комплекса. В результате клетка бакте­рии лизируется и погибает.
Антитела, «армируя» макрофаги и нейтрофилы, резко уве­личивают эффективность фагоцитоза и внеклеточного цитоли­за бактерий фагоцитами.
При антибактериальном иммунном ответе особо отмечают функции Т-хелперов (CD4-) как клеток, не только инициирую­щих запуск В-клеточного, гуморального ответа, но и активиру­ющих моноциты и макрофаги.
Для выполнения макрофагами различных функций требу­ются разнообразные комбинации цитокинов (IFN7, TNFa, IL-2, GM-CSF и др.). Их синтез могут обеспечить как сами макро­фаги, так и окружающие их Т-клетки.
При развитии инфекций, сопровождающихся внутрикле­точной персистенцией возбудителя, значительную роль в защит­ных эффектах отводят антигенспецифическим цитотоксиче-ским Т-клеткам (CD8-). Вместе с этим, рост возбудителей внутри клеток многих типов (даже не относящихся к системе иммуни­тета) может эффективно подавляться при активации этих кле­ток интерфероном (IFN7). Полагают, что такие бактерицидные
эффекты возможны благодаря образованию в клетках окиси азота и ее метаболитов, поскольку способностью к синтезу NO~ обладают не только клетки иммунной системы.
Механизмы иммунной зашиты при внутриклеточных бак­териальных инфекциях остаются еше во многом неизвестными. Особенно это характерно для инфекций, сопровождающихся внутримакрофагальным персистированием возбудителя. Пола­гают, что в данном случае весьма важную роль играют цитоки-ны, вырабатываемые Т-хелперами. Они могут активировать функции различных бактерицидных систем зараженных макро­фагов (особенно NO-механизма), что помогает им завершить киллинг фагоцитированных бактерий.

Факторы адаптивного иммунитета в защите от бактериальных инфекций.

Основные эффекты нейтрализации и удаления бактерий из организма связывают с антителами и макрофагами. В случае инфекций, сопровождающихся внутриклеточным персистиро-ванием, определенную роль отводят Т-хелперам и киллерным клеткам (Т-клеткам (CD8+) и NK-клеткам).
Антибактериальные антитела
Далеко не все антитела к антигенам бактерий одинаково важны для зашиты организма. Это зависит от класса антител, их аффинитета и той роли, которую играют связываемые ими антигены в патогенезе инфекционной болезни.
Нередко в литературе встречаются сообщения об отсутствии корреля­ции между титром специфических антител и протективным эффектом при том или ином заболевании. Или наоборот, о полной их корреляции.
Это зависит от того, антитела к каким антигенам тестируются в сероло­гических реакциях, а какие участвуют в реальной иммунной зашите, т.е. в блокаде факторов патогенности. Например, при бруцеллезе в массовом количестве продуцируются антитела к мембранному липополисахари-ay(LPS). Именно по ним и проводится диагностика болезни. Но как фак­тор патогенности, этот компонент незначителен и поэтому антитела к LPS вовсе не защищают организм при бруцеллезе.
Наиболее эффективно действие антител при развитии токсигенных инфекций и инфекциях, сопровождающихся облигат-ным прикреплением к клеткам хозяина. Антитела могут стери-чески блокировать действие токсинов, а также активность раз­личных бактериальных ферментов (нейраминидазы, гиалуронидазы, каталазы , различных протеаз и т. д.). В результате нейтра­лизации токсинов организму хозяина удается сохранять основ­ные физиологические параметры, что позволяет ему эффектив­но бороться с самим возбудителем, выделяющим токсин.
Нейтрализация бактериальных ферментов не дает возмож­ности возбудителю «избегать» атаки со стороны иммунитета (разрушать протеазами комплемент, разрушать пероксиды и т. д.). Кроме того, многие поверхностные ферменты играют важ­ную роль в жизнеобеспечении бактериальной клетки. Их нейт­рализация также способна привести к гибели бактерии.

ПРИ БОЛЕЗНЯХ, ВЫЗЫВАЕМЫХ БАКТЕРИЯМИ

О наиболее эффективных механизмах зашиты от патоген­ного действия тех или иных бактерий в общих чертах можно су­дить по строению клеток возбудителя и характеру его паразити-рования. Характер защиты зависит от того, ограничивается ли патогенный процесс только токсигенностью или он сопровож­дается инвазивностью (расселением) бактерий и поражением внутренних органов? Внутри или на поверхности клеток хозяи­на паразитирует данный микроорганизм?

Таким образом, эффективность иммунной защиты зависит от эффективности нейтрализации факторов патогенности воз­будителя, которые имеют свои количественные и структурные особенности.

Факторы врожденного иммунитета в защите от бактериальных инфекций

Считается, что основную массу, проникающих через по­кровные ткани бактерий, уничтожают факторы врожденного иммунитета — фагоциты и комплемент. При этом бактерии мо­гут распознаваться механизмами филогенетически древних ре­акций (лектиноподобное распознавание).

Кроме того, как отмечалось выше, в организме хозяина ге­нетически закрепляется способность быстрого распознавания и эффективного ответа на ряд антигенов, общих для больших таксономических групп бактерий (LPS, пептидогликанов). Возможно, это связано с накоплением Т- и В-клеток памяти, несущими специфичность к родственным антигенам других ба­ктерий.

Так или иначе, основная масса непатогенных и слабопато­генных бактерий может быть уничтожена фагоцитами (макро­фагами и нейтрофилами), а также благодаря активации комп­лемента.

Фагоциты разрушают бактерии путем фагоцитоза, реже — путем внеклеточного и контактного цитолиза. При этом макро­фаги считаются основной популяцией клеток, уничтожающей бактерии в организме.

Комплемент может оказывать на бактерии цитолитическое действие. Особенно это выражено у грамотрицательных бакте­рий, поскольку их мембраны весьма чувствительны к атаке мембранолизируюшего комплекса. Кроме того, образующиеся в результате активации комплемента компоненты (СЗЬ; СЗа; С5а) опсонизируют бактерии для фагоцитоза, участвуют в реак­циях хемотаксиса и активации других клеток.

NK-клетки тоже могут участвовать в антибактериальной за-шите. Их действие особенно эффективно в условиях развития внутриклеточных инфекций, когда необходимы механизмы разрушения инфицированных клеток хозяина.

Уничтожение зараженных вирусом клеток

Уничтожение клеток, воспроизводящих новые вирусные частицы, — это основной и наиболее эффективный механизм противовирусной защиты.

Различают несколько вариантов такой зашиты:

1. Лизис зараженной клетки вызывает мембранолизирую-
ший комплекс комплемента. Запуск реакции активации комп­
лемента инициируют антивирусные антитела, которые связы­
ваются с белками капсида, экспрессированными на мембране
клетки.

2. Антитела, фиксированные на мембране пораженной ви­
русом клетки, инициируют механизм антителозависимого кил-
линга, выполняемого NK-клетками.

Эти клетки взаимодействуют с Fc-фрагментами IgG через экспрессиро-ванный на их поверхности Fc-yRII рецептор (СД 16). Контактируя таким образом с зараженной клеткой, NK-клетка убивает ее с помощью перфо-ринов и гранзимов (см. главы 3.5.3 и 6.3.4).

3. Основной популяцией клеток, осуществляющей специ­
фические цитотоксические реакции, являются Т-клетки CD8⁺
(Т-киллеры). Поскольку все клетки организма экспрессируют
молекулы МНС класса I, вирусные антигены будут экспресси-
роваться, в первую очередь, именно на мембранах зараженных
клеток в составе этих молекул. Поэтому киллерные Т-клетки
(CD8⁺) скапливаются в местах размножения вирусов и разру­
шают инфицированные ими клетки путем контактного кил-
линга.

Целенаправленная помощь факторам врожденного иммунитета

В данном случае существенную роль отводят Т-клеткам (CD4⁺), особенно если этот процесс связан с инфицированием эпителиальных покровов (вирус герпеса тип 1, корь и др.).

CD4⁺ клетки выделяют целый спектр цитокинов, прежде всего — IFN-y. Таким образом они привлекают и активируют макрофаги и N К-клетки. В конечном счете это значительно увеличивает эффективность противовирусной зашиты.

Имеются сообщения и о цитотоксических способностях Т-клеток CD4,⁺ однако их механизм не вполне изучен. CD4+ клет­ки (Т-хелперы) способствуют дифференцировке и пролиферации В-клеток, продуцирующих антитела. А последние придают целенаправленность и усиливают эффекты противовирусного действия факторов врожденного иммунитета

Блокада распространения вирусных частиц

Существует интересная теория, что для вирусов, обладающих высокой цитопатогенной активностью, наиболее эффективным является гумораль­ный иммунитет. А для не цитопатогенных вирусов — наоборот, клеточный. Во всяком случае, определенная корреляция здесь отмечается.

Основные механизмы адаптивного противовирусного им­мунитета сводятся к блокаде распространения вирусных час­тиц, уничтожению зараженных вирусом клеток (т. е. клеток, ко­торые фактически являются «фабриками» по производству но­вых вирусов) и к целенаправленной помоши факторам врож­денного иммунитета.

 

Распространение вирусных частиц в организме блокируют в основном антитела. В процессе развития адаптивного имму­нитета синтезируются антитела к большинству антигенов виру­са. Однако считается, что вирусную инфекцию сдерживают в основном антитела к поверхностным гл и коп роте и нам. Эти ан­тигены, часто называемые протективными, локализованы на поверхности вирионов или экспрессируются на мембране зара­женной вирусом клетки.

Антитела к этим структурам, специфически адсорбируясь на поверхности внеклеточных вирусных частиц (вирионов), могут стерически блокировать многие их жизненно важные функции. Прежде всего — это блокада функции прикрепления к клетке хозяина, а также проникновения в нее. Кроме того, имеются данные о нарушении функций сборки вирусов, если белки вирусного капсида, экспрессированные на поверхности клетки, связываются антителами.

Адсорбция антител на белках капсида не позволяет неко­торым вирусам (вирусу кори, чумы плотоядных и др.) прони­кать из клетки в клетку путем их слияния. В данном случае блокада F-белков отменяет эффект слияния клеток (Fushion effect).

Считается также, что повреждать оболочку внеклеточных вирионов может и комплемент, который благодаря антителам активируется по классическому, либо альтернативному пути, и препятствует таким образом распространению вируса. Од­нако в настоящее время такой процесс — виролиз — не рас­сматривается как существенный фактор противовирусной за­шиты.

Противовирусное действие интерферонов

В настоящее время известно три типа интерферонов (IFN):

IFNa — лейкоцитарный интерферон,

IFNfJ — фибробластный интерферон,

IFN7 — иммунный интерферон, вырабатываемый активи­рованными клетками иммунной системы.

Считается, что противовирусную защиту клеток могут соз­давать все три типа интерферонов, но IFN7, кроме того, усили­вает и реакции иммунитета в организме.

Устойчивость к воздействию вирусов обусловлена активацией интерфе-ронами определенных механизмов клетки, вызывающих синтез некоторых белков. Среди них выделяют два фермента, обладающих особой противо­вирусной активностью. Первый — это протеинкиназа, фосфорилируюшая a-субъединицу фактора elF- 2, который инициирует трансляцию. В ре­зультате происходит его инактивация и тем самым блокируется синтез ви­русных белков в клетке. Другой фермент — 2; 5;— олигоаденилатсинтетаза, активирующая эндонуклеазу, которая разрушает вирусную РНК. Известны и некоторые другие механизмы антивирусного действия интерферонов.

Противовирусное действие N К-клеток и макрофагов

NK-клетки и макрофаги целиком уничтожают зараженную клетку. Причем, как уже отмечалось, макрофаги способны и фагоцитировать пораженную клетку, и уничтожать ее путем контактного киллинга.

NK-клеткам отводят основную роль в противовирусной за­щите на ранних стадиях развития инфекционного процесса. Они убивают клетку с внедрившимся вирусом по механизму контакт­ного киллинга. Правда, на сегодняшний день не совсем понятно, какие структуры распознают натуральные киллеры на поверхно­сти клеток, зараженных вирусом. Однако уже известно, что эф­фективность действия N К-клеток находится в обратной зависи­мости от экспресии на мишенях молекул МНС класса I.

Факторы адаптивного иммунитета в противовирусной защите

Реакции адаптивного противовирусного иммунитета начи­нают развиваться сразу вслед за реакциями врожденного имму­нитета. Основную роль в них отводят антителам и цитотоксиче-ским Т-лимфоцитам.

ОСОБЕННОСТИ ИММУННОГО ОТВЕТА ПРИ ВИРУСНЫХ БОЛЕЗНЯХ

Иммунная система хозяина вырабатывает специфический ответ на десятки и сотни антигенов возбудителя. Она как бы «нащупывает», нейтрализация какого компонента наиболее «чувствительна» для жизнедеятельности паразита. Если удается блокировать наиболее значимые факторы патогенности, то ор­ганизм хозяина освобождается от возбудителя. Если нет — он погибает, или болезнь приобретает хроническое течение, ино­гда преходящее в носительство.

Наиболее частые и удачные варианты эволюционно закре­плялись (отсюда и зависимость от путей проникновения, свойств антигена и т. д.). Поэтому имеются некие общие осо­бенности иммунного ответа при болезнях, вызываемых вируса­ми, микробами или паразитами. Не вдаваясь в подробности, можно попытаться вывести обобщенные механизмы иммуни­тета для каждой группы.

ОСОБЕННОСТИ ИММУННОГО ОТВЕТА ПРИ ВИРУСНЫХ БОЛЕЗНЯХ

Особенности проявления иммунного ответа при вирусных заболеваниях определяются тем, что вирусы являются облигат-ными внутриклеточными паразитами, со своеобразным спосо­бом размножения.

Не акцентируя внимания на подробностях строения, меха­низмах размножения и паразитирования вирусов, отметим лишь основные стадии в их развитии. Это:

1) прикрепление — через определенные адгезивные молеку­
лы вирус прикрепляется к поверхности «выбранной» им клетки
хозяина;

2) проникновение через поверхностную мембрану в цито­
плазму клетки;

3) раздевание — освобождение вирусной нуклеиновой кис­
лоты от капсила;

4) репликация — синтез клеткой хозяина новых вирусных
компонентов;

5) сборка новых вирионов и их выход из клетки.

Остановимся на наиболее значимых проявлениях иммун­ного ответа, способных эффективно блокировать и нейтрали­зовать патогенный вирус.

Основную массу патогенных вирусов, обитающих во внеш­ней среде, отделяют от внутренней среды хозяина кожные по­кровы и слизистые оболочки. При их повреждениях вирусы имеют возможность проникать в организм хозяина. Первыми их встречают здесь факторы врожденного иммунитета. Среди них особо выделяют противовирусную активность интерферо­на, NK-клеток и макрофагов.

ОСОБЕННОСТИ ИММУНИТЕТА ПРИ БОЛЕЗНЯХ, ВЫЗЫВАЕМЫХ РАЗЛИЧНЫМИ ВОЗБУДИТЕЛЯМИ

Представленные в этом разделе основные группы факторов патогенности следует рассматривать лишь как некий иллюстра­тивный материал, свидетельствующий об огромном многооб­разии этих факторов и об их уникальных функциях. Как видим, паразитировать в организме хозяина удается лишь тем микро­скопическим формам жизни, которые в ходе эволюции приоб­рели тот или иной способ противодействия защитным механиз­мам системы иммунитета.

При защите организма от возбудителей, относящихся к раз­личным биологическим видам, преобладают те иммунные меха­низмы, которые позволяют наиболее эффективно подавлять жизнедеятельность паразита.

Для вирусов основными механизмами иммунной защиты яв­ляется блокада антителами способности вирусов адсорбировать­ся на клетки-мишени, либо цитолиз всей пораженной клетки (контактный киллинг).

При микробном инфицировании наиболее эффективные реак­ции зависят от особенностей патогенеза.

При внеклеточном персистировании возбудителей эффек­тивны:

а) блокада антителами микробных адгезинов;

б) фагоцитоз;

в) внеклеточный цитолиз;

г) комплементзависимый цитолиз;

А при внутриклеточном персистировании:

а) гиперчувствительность замедленного (IV) типа;

б) контактный киллинг пораженных клеток.

При паразитарных болезнях, вызываемых многоклеточны­ми паразитами, одно из центральных мест занимает внекле­точный цитолиз, осуществляемый фагоцитами и, особенно, эо-зинофилами.

Несмотря на то, что механизмы иммунного ответа генети­чески детерминированы и протекают в организме по опреде­ленной программе, отмечаются существенные отличия в их проявлениях. Это зависит от антигенных, биологических, ви­рулентных и других свойств возбудителя, от дозы и путей его проникновения в организм, а также — от характера паразити-рования.

Защита от токсичных форм кислорода

М-протеин стрептококков группы А также имеет поверхностную лока­лизацию и покрывает клетку микроба подобно бахроме. Он может легко смываться у некоторых сероваров стрептококков и существовать во вне­клеточном состоянии. Основная патогенетическая функция этого белка заключается в противодействии опсонизируюшему действию системы комплемента. Полагают, что протеин М стерически нарушает взаимодей­ствие системы пропердина с пептидогликаном и маскирует рецепторы для фиксации СЗЬ.

Таким образом, у микроорганизмов имеются капсулы, кото­рые препятствуют контакту и адгезии микроба на поверхности фагоцита, и подкапсульные белковые структуры, которые усили­вают экранирующий эффект. Возможно, имеются и другие, еще не изученные механизмы, препятствующие адгезии и фагоцито­зу патогенных возбудителей. Следует отметить, что специфиче­ские антитела против таких компонентов, как правило, довольно эффективно блокируют их патогенетические функции.

Защиту от токсичных форм кислорода, окиси азота и фермен­тов могут также создавать капсульные структуры или специально продуцируемые ферменты. Например, многие бактерии вырабатывают каталазу (которая разрушает Н₂О₂ фагоцитов) и супераниондисмугазу (воздействующую на супероксидный анион). Клетки M.leprae окружает слой антиоксидантных моле­кул фенольного гликолипида, который инактивирует свобод­ные кислородные радикалы.

Целый набор факторов патогенности связан с механизмами нарушения киллинга микроорганизмов внутри фагоцитов. Ус­тановлено, что многие бактерии (M.tuberculosis и лейшмании) выделяют низкомолекулярные соединения аммония, которые блокируют в фагоцитах подвижность лизосом и их слияние с фагосомами. Такой же эффект вызывают и некоторые поли­анионы — полиглутаминовая кислота и сурамин.

Автором установлено, что вирулентные штаммы бруцелл продуцируют низкомолекулярные нуклеоподобные молекулы, которые также ингибируют процесс фаголизосомного слияния, что и обусловливает возможности для паразитирования возбу­дителя внутри фагоцитов.

Еще одна большая группа факторов патогенности — это мо­лекулы, ингибируюшие или, наоборот, имитирующие действие тех или иных цитокинов. Так, вирус Эпштейн—Барр секретиру-ет белок, имитирующий действие IL-10 и подавляющий актив­ность Thl клеток. А вирус саркомы Шоупа секретирует компо­нент, связывающий TNFa. Кстати, следует отметить, что спо­собностью индуцировать или изменять выработку цитокинов в организме хозяина обладают очень многие бактериальные ан­тигены.

Гелеподобные структуры

В то же время капсула, образуя гелеподобные структуры, остается достаточно проницаемой для многих активных моле­кул (иммуноглобулинов, комплемента и др.). В связи с этим у патогенных микроорганизмов сформировался второй «эше­лон» защиты, позволяющий им более успешно противостоять атаке со стороны системы иммунитета. Примером такой защи­ты могут служить молекулы стафилококкового протеина А или протеина М стрептококков.

Протеин А равномерно распределен по поверхности стафилококков и ковалентно связан с пептидогликаном своим С-терминальным концом. N-концевая часть молекулы обладает уникальной способностью связываться с Fc-фрагментом JgG, точнее, с участком, охватывающим Сн2- и СнЗ-доме-пы. При этом одна молекула протеина А может связать две или больше IgG.

Таким образом, IgG фиксируется на поверхности стафилококка, но не как обычно, а другим концом. Поскольку Fc-области IgG оказываются связанными, они не только не могут выполнять свою функцию в адгезии стафилококка к фагоциту, но, более того, экранируют поверхностные ан­тигены стафилококков от распознавания другими клетками иммунной си­стемы. Если к этому добавить, что комплекс протеин A—IgG способен свя­зывать белки комплемента, то функция протеина А в антифагоцитарной зашите становится еше более значимой.

Кроме того известно, что молекулы этого белка обладают митогенной и мнтерфероногениой активностью. В то же время, при развитии гумораль­ного иммунного ответа подобные молекулы могут выступать в роли су­прессивных факторов.

Интересно, что похожие свойства — взаимодействовать с Fc-фрагмен­том IgG 1 - обнаружены и у капсульных полисахаридов некоторых дипло­кокков. Возможно, такой механизм зашиты от иммуноглобулинов получил значительное распространение в природе.

Материал бактериальных капсул

Материалом бактериальных капсул могут служить молекулы как белко­вой, так и полисахариды ой природы. Например, основное капсульное ве­щество сибиреязвенного микроба по своей структуре представляет нераз-ветвленный полимер D-глутаминовой кислоты. Оно придает всей клетке выраженные гидрофильные свойства, затрудняющие фагоцитоз. Полага­ют, что основной эффект патогенеза B.antrax связан с совместным антифа­гоцитарным действием капсулы, затрудняющей поглощение и сибиреяз­венного токсина, который непосредственно воздействует на фагоцит.

Капсулы пневмококков представлены в основном веществом полисаха-ридной природы, которое в неактивном состоянии имеет вид студенисто­го гидрофильного геля, легко смываемого водой. Избыток гидроксильных групп придает большинству этих молекул отрицательный заряд. Характер­ной структурной их особенностью является то, что они построены преиму­щественно из трех повторяющихся Сахаров — D-галактозы, D-глюкозы и L-рамнозы. Их сочетание создает более сотни иммунологически различ­ных типов капсульных полисахаридов. Капсульные полисахариды не толь­ко обладают антифагоцитарной активностью, но и надежно защищают пневмококки от воздействия кислородных радикалов, ферментов и других токсичных продуктов.

Слизистая капсула синегнойиой палочки представлена преимущест­венно полисахаридами и веществом гликолипопротеиновой природы. Оно в виде толстого неравномерного желеобразного слоя покрывает всю клет­ку. Материал капсулы легко смывается водой и играет основополагающую роль в антифагоцитарных функциях возбудителя. При этом основные ан­тифагоцитарные механизмы обусловлены структурой гликолипополисаха-рида, точнее, его полисахаридным компонентом. А за способность вызы­вать лейкопению ответственна липидная часть этой молекулы, поскольку она, взаимодействуя с нейтрофилами, способствует выведению этих кле­ток из кровотока.

Антитела к молекулам, формирующим капсулу, способны при их достаточной концентрации нарушать ее функции и «от­менять» антифагоцитарный эффект. В итоге многие вирулент­ные микроорганизмы все-таки подвергаются фагоцитозу и уничтожаются системой иммунитета.

Факторы защиты от фагоцитоза

Биологические функции пептидогликана достаточно хорошо известны. Поскольку пептидогликан является константной структурой, встречающейся у большинства вирулентных и ави-рулентных бактерий, иммунная система многоклеточных орга­низмов хорошо с ней знакома и активно на нее отвечает.

Пептидогликаны обладают митогенным эффектом, стиму­лируют выработку иммуноглобулинов и могут запускать реак­ции активации комплемента. Полагают, что пептидогликаны могут включать как альтернативный, так и классический путь активации.

Основной же эффект пептидогликанов связывают с актива­цией макрофагов. Макрофаги имеют на своей мембране высо­коаффинные рецепторы к бактериальному пептидогликану и при их активации, возникающей в результате связывания, усиленно вырабатывают провоспалительные цитокины (TNFa, IFN-y, IL-1). Секретируемые цитокины оказывают регулирую­щее действие и на другие клетки (Т, В и NK). На Т-клетках так­же обнаружены рецепторы к пептидогликану.

Высокомолекулярные структуры пептидогликана, выде­ленные из некоторых бактерий и кокков, обладают выражен­ным пирогенным эффектом. Однако пока не вполне понятно, с какими структурами молекулы он связан.

Патогенетические свойства пептидогликанов, по всей ви­димости, обусловлены их активирующим воздействием на сис­тему иммунитета. Большие количества пептидогликана чрез­мерно активируют клетку, что в конечном итоге и приводит к извращению и ингибиции многих реакций иммунитета (по типу обратной связи). Кроме того, плотные структуры пепти­догликана повышают физическую устойчивость бактерий к по­вреждающим факторам внешней среды.

 Факторы защиты от фагоцитоза и внеклеточного цитолиза

Функция защиты от фагоцитоза -— важнейшая в механизме противостояния иммунитету для многих возбудителей. При этом преодоление киллерных механизмов, развиваемых фаго­цитом, может происходить на различных этапах и довольно ча­сто дублируется.

Несмотря на то, что механизмы, позволяющие возбудите­лям ускользать от действия фагоцитов, еше во многом не ясны, все-таки можно проследить какие-то обшие тенденции в этом процессе. Прежде всего, в противодействии механизмам фаго­цитарной адгезии и поглощения решающую роль играют капсу­лы и капсулоподобные структуры микроорганизмов. Можно оп­ределить их основные функции в качестве факторов патогенности.

Во-первых, капсулы экранируют иммуноактивные структу­ры бактериальной клетки.

Во-вторых, вещества, входящие в состав капсул, обладают, как правило, сильными гидрофильными свойствами. Извест­но, что чем гидрофильнее объект, тем труднее он поддается фа­гоцитозу. Таким образом, гидрофильность, обусловленная кап­сулой, защищает бактерию от фагоцитоза.

В-третьих, легкая отделяемость капсульных структур и сли­зи от бактериальной клетки обусловливает ложную связь фагоцита и возбудителя. Это происходит потому, что лиганд, связав­ший фагоцит с возбудителем, вернее, с его капсулой, практиче­ски не фиксируется на бактериальной клетке, и возбудитель «ускользает» от фагоцитоза.

В-четвертых, капсула может защищать клетку возбудителя от токсичных продуктов респираторного взрыва, гидролитиче­ских ферментов лизосом и гранул лейкоцитов.

Пептидогликаны бактериальной стенки

Кроме того, молекулы липополисахарида, индуцируя им­мунный ответ по гуморальному типу, способствуют выработке в лимфоидных органах цитокинов гуморального ответа (IL-4, IL-10). Это приводит к тому, что иммунный ответ, вместо эффек­тивного для многих инфекций клеточного типа, «переключает­ся» на гуморальный. Так, например, происходит при бруцелле­зе, когда при высоком титре антител к полисахаридным детер­минантам LPS бруцелл может полностью отсутствовать защит­ный эффект.

В то же время следует отметить, что для многих других бак­терий (E.coli, лептоспир и др.) связывание антител с липополи-сахаридами их мембран означает резкую ингибицию патоген­ных свойств, вплоть до полной неприживаемости в организме хозяина. Считается, что гуморальный тип иммунного ответа при этих инфекциях наиболее эффективен.Для уменьшения количества липополисахаридов в организ­ме обычно используют инфузионную (антитоксическую) тера­пию или снижают количество LPS-продуцируюших бактери­альных клеток с помощью химиотерапевтических средств.

Пептидогликан — один из основных структурных элементов микробной клеточной стенки. В ней он образует надмолекуля-ную структуру, которая в виде целого слоя окружает бактерию поверх ее цитоплазматической мембраны. Пептидогликановый слой представляет собой структурный каркас клеточной стенки.

Структура пептидогликана (синонимы: муреин, мукопеп-тид) представлена в основном дисахаридом, к которому присо­единена тетрапептидная боковая цепь.

Основу структурной единицы пептидогликана составляют N-ацетилг-люкозамин и мурамовая кислота, которая очень часто находится в N-aue-лированной форме (в виде N -ацетил мурамовой кислоты). К мурамовой кислоте, через амидную часть, присоединяется пептид, состоящий из че­тырех аминокислот. Второй и четвертый аминокислотные остатки, как правило, константны и представлены D-глутаминовой кислотой и D(L)-аланином. Первая аминокислота — всегда L-аланин, а третья у разных ба­ктерий может варьировать. Часто ее определяют как ОЬ-2,6-диаминопи-мелиновую кислоту.

Приблизительно 70% всех тетрапептидов перекрестно сшиты между со­бой через О-аланин-фЬмезо-диаминопимелиновые связи. Такое соеди­нение обеспечивает всей структуре пептидогликанового слоя исключи­тельную прочность, что позволяет ему служить каркасом всей клетки.

Антикомплементарная активность

— Индукция гиперчувствительности 1-го типа вызвана высоким уров­
нем образования IgE к детерминантам полисахаридной части молекулы.

Неспецифическая иммуностимулирующая (адъювантная) активность связана:

1) с выработкой цитокинов активированными клетками иммунной си­стемы;

2) с повышением экспрессии корецепторных молекул на поверхности
лимфоцитов, в результате которой увеличивается эффективность презента­
ции антигенов и кооперативных взаимодействий между Т- и В-клетками;

3) с усилением антигенпрезентируюших функций макрофагов и денд­
ритных клеток.

В то же время интересны обстоятельства, в силу которых липополисахарид может рассматриваться как фактор патоген-ности, (т.е. как фактор зашиты возбудителя от механизмов им­мунного киллинга организма хозяина). Здесь следует выде­лить:

1. Токсические свойства LPS. В значительных количествах эти
молекулы могут серьезно дестабилизировать различные функ­
ции организма, вплоть до летального исхода. Токсические эф­
фекты подрывают способность организма к сопротивлению.

2. Митогенную активность, выражающуюся в поликлональ-
ной (неспецифической) активации В-лимфоцитов; она инги-
бирует специфический иммунный ответ.

 Антикомплементарную активность LPS, защищающую бак­
терии от комплемент-зависимого цитолиза.

Молекулы липополисахарида, вернее, их полисахарид-
ные цепи, не являются жизненно необходимыми структурами для
многих грамотрицательных бактерий. Эти бактерии легко дис­
социируют из S- в R-формы. Вызывая интенсивный иммунный
ответ на полисахаршщые детерминанты LPS, бактерии как бы
«обманывают» иммунную систему, «отвлекают» ее от других
жизненно важных факторов. Это особенно характерно для бак­
терий, способных к внутриклеточному персистированию.

Активность молекул LPS

Для биологической активности молекул LPS свойственны: пирогенность, летальная токсичность, антигенность, митоген-ность, связывание с мембранами эукариотических клеток (че­рез CD 14), антикомплементарная активность, активация ком­племента, индукция гиперчувствительности 1 (немедленного) типа, индукция воспалительной реакции, неспецифическая (поликлональная) иммуностимулирующая активность.

— Пирогенность липополисахарида обусловлена жирными кислотами,
входящими в состав липида А. С ними же связывают и летальную токсич­
ность при высоких дозах LPS,

Сильные антигенные свойства этой молекулы обусловлены достаточ­ным молекулярным весом (около 30-50 кДа), жесткой, повторяющейся структурой полисахаридных эпитопов, способностью к Т-независимому ответу, наличием гидрофильного и гидрофобного конца и заряда.

— Митогенные свойства LPS связаны с их способностью к многоточеч­
ному контакту с мембранами В-лимфоцитов, через повторяющиеся звенья
полисахаридной цепи. В результате происходит их неспецифическая поли­
клональная активация.

Липополисахарид способен связываться с мембранами многих клеток в организме хозяина. Примером рецепторов для LPS может служить молеку­ла CD 14, которая экспрессирована на мембранах нейтрофилов, макрофа­гов, дендритных клеток и В-клеток. С LPS могут также связываться CD 11с; CD 18; CD 55 и TLR-4 (Toll-like receptor-4).

Индукция воспалительной реакции происходит после связывания LPS с макрофагами и нейтрофилами. В результате эти клетки начинают проду­цировать воспалительные цитокины (IL-1, TNFa, IL-6) и хемокины.

— Активация комплемента молекулами липополисахарида может проте­
кать как по альтернативному, так и по классическому пути. Альтернатив­
ный путь активации поддерживается структурами полисахаридной части
молекулы — классический путь активации комплемента запускает липид А.

— Антикомплементарная активность сводится к тому, что формирова­
ние мембраноатакуюшего комплекса происходит на О-специфических по­
лисахаридных цепях, а не на мембране бактериальной клетки. Это защи­
щает бактерию от лизиса.

Молекулы липополисахаридов

В силу того, что молекулы липополисахаридов благодаря своим структурным особенностям являются очень сильными антигенами, их, как правило, изучали у бактерий в первую оче­редь. На ранних этапах развития микробиологии именно липо-полисахариды были определены в качестве «специфических» антигенов для многих грамотрицательных бактерий.

Все молекулы LPS имеют довольно сходную молекулярную структуру, которая позволяет выделить в их составе три основ­ные части: гидрофильную полисахаридную, ядро (core) и гидро­фобный липид А.

Полисахаридная (О-специфическая) боковая цепь LPS представляет собой полимер из повторяющихся олигосахаридных единиц. При этом, как полагают, именно сахара определяют специфичность антигенных де­терминант, относящихся к тому или иному виду грамотрицательных бакте­рий (О-антигены). Со структурами полисахаридных цепей LPS связано и разделение грамотрицательных бактерий на S- и R-формы. При диссоциа­ции, т. е. переходе из S- в R-форму, эти бактерии утрачивают О-специфи-ческие боковые полисахаридные цепи.

В ядре рах-шчают две области - внутреннюю и внешнюю. Внутренняя область представляет собой пентасахарид из остатков гептозы и трех остат­ков 2-кето-З-дезоксиоктановой кислоты. Внешняя область состоит из гек-созного сахарила.

Обобщенная структура липида А характеризуется наличием централь­ного дифосфорилированного дисахарида, состоящего из остатков D-глю-козамина. Его молекулы через эфирную или амидную связь могут быть замешены остатками D-3-аиилоксиацила (или D-3-гидрооксиаиила). Уста­новлено, что жирные кислоты в составе липида А находятся в плотной ге­ксагональной упаковке, располагаются параллельно друг другу и ориенти­рованы в одном направлении.

Эндотоксины грамотрицательных бактерий

Общность механизмов действия многих бактериальных эк­зотоксинов выражается в бифункциональности этих молекул. Все экзотоксины содержат в своей структуре субъединицы (или их части), обладающие акцепторной и активаторной (фермен­тативной) функциями одновременно. Акцепторная часть моле­кулы токсина по специфическому клеточному рецептору «на­ходит» чувствительную клетку-мишень в организме хозяина и фиксируется на ней. Затем происходит транслокация — перенос частицы (субъединицы), обладающей активаторной (собствен­но ферментативной) активностью, внутрь клетки. Хотя этот процесс изучен далеко не полностью, полагают, что в основе его лежит эндоцитоз. Этот процесс индуцируется сигналом, возникающим в результате связывания рецептора и акцептор­ной части токсина.

Патогенетическая функция экзотоксинов сводится к тому, что эти растворимые молекулы выступают в роли очень актив­ных биорегуляторов, влияющих на функционирование жиз-ненноважных систем клеток хозяина. Они нарушают многие параметры гомеостаза, что резко подрывает способность орга­низма к сопротивлению.

Поскольку экзотоксины — сравнительно небольшие моле­кулярные структуры (100—300 кДа) и активируются только при протеолизе, их функции легко могут быть блокированы антите­лами. Специфические антитела могут изменять конформацию молекул токсинов, препятствовать их адсорбции на рецепторах чувствительных клеток, а также затруднять проявление акцеп­торной и активаторной функций.

Эндотоксины грамотрицательных бактерий

Эндотоксины грамотрицательных бактерий, называемые также липополисахаридами (LPS), являются важнейшими ком­понентами клеточной оболочки этих микроорганизмов.

Они входят в состав различных каркасных структур оболочки бактерий. Здесь липополисахарид вступает в ассоциативные связи с некоторыми ма­тричными белками, образуя своеобразные липид-белковые комплексы. Они формируют гексагональную решетчатую структуру. Некоторые авто­ры предлагают рассматривать ее как основу скелета наружной мембраны микробной клетки.

Кроме того, полагают, что липиды, входящие в состав липополисахари-дов, обусловливают повышенную вязкость структур наружной мембраны бактерий. Это оказывает прямое влияние на увеличение резистентности бактерии к воздействию многих ферментов, желчных кислот, детергентов и липофильных антибиотиков.