L-формы микроорганизмов и их роль в патологии человека

Способность к L-трансформации — свойство, присущее многим видам бактерий. L-формы образуются независимо от их видовой принадлежности при воздействиях, блокирующих синтез основных компонентов клеточной стенки, либо при ее разрушении соответствующими ферментами в условиях повышенной осмотической концентрации среды.

Известен L-трансформирующий эффект пенициллина. Механизм действия этого антибиотика связан с нарушением перекрестного соединения пептидных цепей муреина, обеспечивающего ригидность клеточной стенки бактерий. Муреин состоит из повторяющихся мукопептидных единиц и единиц пептидогликана.

L-варианты могут индуцироваться пенициллином у грамположительных и грамотрицательных бактерий.

В результате изучения способности некоторых антибиотиков индуцировать образование L-форм бактерий антибиотики услов­но разделяют на три группы:

1. универсальные индукторы L-форм, вызывающие их образо­вание независимо от видовой принадлежности микроорганизмов (пенициллин);
2. антибиотики, оказывающие избирательное L-трансформирующее действие в зависимости от видовой принадлежности мик­роорганизма. Например, бацитрацин вызывает индукцию L-форм стрептококков; бацитрацин, ванкомицин и ристомицин индуци­руют образование L-форм N. meningitidis. Стрептомицин является активным фактором индукции L-форм молодых культур хо­лерного вибриона и Mycobacterium tuberculosis;
3. к антибиотикам, действие которых не вызывает L-трансформирующего эффекта, относятся тетрациклин, канамицин, хлорамфеникол и др. L-формы некоторых грамположительных бактерий нередко образуются при комбинированном воздействии лизоцима, пенициллина и глицина.

При изучении действия разнообразных химических препа­ратов установлено, что соли ртути, кадмия, хрома, лития, а так­же фенол и формальдегид практически не вызывают индукции L-форм. Из физических факторов, вызывающих L-трансформацию, можно отметить действие ультрафиолетовых лучей.

Непременным условием индукции L-вариантов бактерий яв­ляется включение в состав среды нормальной сыворотки млеко­питающих, которая обладает инактивирующим действием на те вещества питательных сред, которые ингибируют рост L-форм.

Морфология L-вариантов бактерий изучается с помощью све­товой микроскопии, окрашенных препаратов, фазово-контрастной микроскопии с серийной и цейтрафферной киносъемкой, люминесцентной микроскопии с негативным контрастированием и ультратонкими срезами.

Нестабильные L-формы бактерий имеют две периферические мембраны, из них наружная, очевидно, представляет деградированную клеточную стенку, а внутренняя — цитоплазматическую мембрану. Стабильные L-формы имеют только цитоплазматичес­кую мембрану.

Цитоплазма L-форм структурно сходна с цитоплазмой интактных бактерий, но у L-форм в ней имеются большие вакуоли и гранулы внутри вакуолей. У L-форм мезосомы утрачиваются и происходит непосредственное прикрепление нуклеоида к мем­бране. Вследствие этого L-формы теряют клеточную стенку, иногда сохраняя измененные ее фрагменты; отмечается причудливость конфигурации мембран и наличие множества телец и волокон, содержащихся в пузырьках, ограниченных мембраной. Структур­ные элементы L-форм подразделяют на простые и комплексные. Их размеры варьируют от крупных (10 мк) до субмикроскопичес­ких гранул, фильтрующихся форм (250 ммк). Способность L-форм прорастать через мелкие поры бактериальных фильтров связана не только с их размерами, но и с пластичностью — крупные струк­туры, легко деформируясь, проходят через поры более мелких фильтров.

Микроструктуры L-форм представлены РНК- и ДНК-содержащими элементами, преобладают последние.

L-формы иногда сохраняют некоторые виды ферментатив­ной активности. Например, некоторые штаммы L-форм стреп­тококка продуцируют 0-стрептомицин, стрептокиназу, ДНК-азу, М-белок; L-формы холерных вибрионов продуцируют нейраминидазу, L-формы Сl. tetani — столбнячный экзотоксин.

В связи с отсутствием клеточной стенки L-формы имеют ан­тигенные особенности. У L-форм преобладают антигенные детер­минанты цитоплазматической мембраны и цитоплазмы.

Способность бактерий культивироваться в L-форме незави­симо от наличия в среде L-трансформирующих агентов называется стабилизацией. При этом происходит необратимая утрата определенных звеньев биосинтеза клеточной стенки и способности восстановления. Нестабильные L-формы отличаются тем, что при их культивировании на средах, не содержащих индуцирующего фактора, происходит реверсия бактерий исходного вида.

Вопрос о природе наследственных механизмов, обусловлива­вших индукцию, стабилизацию и реверсию L-форм бактерий, мало изучен. Вероятно, превращение в L-формы и их реверсия могут происходить в результате мутаций. Кроме мутационного механизма существует массовая конверсия L-форм в результате непосредственного воздействия разных агентов на клеточную стенку.

В 1944 году Dienes и Smith выделили L-формы бактерий из организма больного перитонитом. С 1953 года появились сведения о выделении L-форм стрептококка из крови больных септическим эндокардитом, гнойным менингитом и менингоэнцефалитом, а также в периоды ремиссии при пиелонефрите.

Образование L-форм и близких вариантов бактерий под влия­нием антибиотиков и других факторов в организме, длительная их персистенция и возможность реверсии исходных видов бактерий доказывает, что L-формы далеко не безразличны для организма хозяина. Имеются данные о L-формах, сохранивших исходную сте­пень патогенности, например, вирулентные штаммы L-форм холерного вибриона, Сlostridium tetani, С1. perfringens. Способность L-форм продуцировать ферменты агрессии, экзо- и эндотоксины cвидетельствует о сохранении многих факторов вирулентности.

Видовая идентификация L-форм посредством определения вида бактерий, реверсировавших из L-форм, затруднена в связи с неполным восстановлением при этом признаков исходного вида. Все это усложняет микробиологическую диагностику, течение инфек­ционного процесса, ведет к рецидивам инфекции, бактерионосительству, снижает эффективность лечения и создает очаги инфекции, не поддающиеся эпидемиологическому контролю.