ТАРАУ. Инфекция туралы ілім 4 страница

Келтірілген токсиндер супертоксиндерге жатады, өйткені олардың ақуыздарға тән мүмкін болатын максимальді молекулалық массасы және соған сәйкес улық қасиеттері болады. Олар ең күшті биологиялық улар. Күйдіргі токсині ең көп зерттелген үшқұрамды А1-В-А2 токсиндерге жатады. Оның негізгі нысанасы макрофагтар, және де жоғарғы аффинды рецепторлары бар оған ұқсас жасушалар. Протективті антиген болып табылатын токсиннің ортақ В-суббірлігі ферменттік суббірліктердің жасуша цитолизіне бірыңғай ену механизмін қамтамасыз етеді, бұл оларға синергидті әсер ету үшін қажет. Алғашқыда протективті антиген эукариоттық жасушалардың аффинды рецепторларымен байланысады. Содан кейін нысана-жасуша протеазалары-фуриннің әсерінен одан молекулалық массасы 63 кД (ПА63) болатын белсенді түрі пайда болады.Ол летальдық фактор (А1) мен ісіктік факторды(А2) байланыстырып гептамерлер түзеді де, pH иондарын өткізуші (катиноселективті) арналарды қалыптастыруға және рецепторлық эндоцитоз жолымен жасуша цитолизіне А1 және А2 тасымалдауға қатысады. Летальдық токсин – металло-протеаза, оның нысанасы – протеинкиназалардың митогенанбелсендірушікиназа. Ол жасушаішілік қышқылды қоршау арқылы прелизосомалық кеңістіктен лизосомаға ауыса отырып, бірнеше минут бойы әсер етеді. Леталдық фактордың әсер етуі макрофагтар мен нейтрофилдерде оттектің белсенді түрінің өндірілуімен көрініс береді де, макрофагтарда асқын тотық қосындылары көбейіп, макрофагтың деструкциялануына әкеледі(цитотоксикалық әсер). Ісіктік фактор белсенсіз түрдегі микробтармен түзілетін, биохимиялық тұрғыдан кальциге және кальмодулинге тәуелді аденилатциклаза болып табылады. Бактерияларда болмайтын эукариоттардың ақуызымен – кальмодулинімен жасуша ішінде жанасқанда оның белсенділігі артады. Оның нысанасы АТФ болып табылады. Аденилатциклаза екіншілік мессенджерлердің синтезделуін индуцирлейді. Оларды зертханалық жағдайда Буавен (A.Boivin) және Месробяну (L.Mesrobeanu) әдісі бойынша үшхлорсутек қышқылымен өңдеу жолымен алуға болады. Толықты антиген, Буавен антигенінің құрамында 10%-ға дейін ақуыз болады. Ол грам-теріс бактериялардың жасуша қабырғасының құрамына кіреді. Мұндай кешендердің құрамы күрделі компоненттерден тұрады: кешеннің иммуногенділігін қамтамасыз ететін ақуыз-пептидтер; бактериялардың жасуша қабырғасының негізгі компоненті фосфатидихлолинді құрамына қосып алатын В фосфолипид; Са және Mg-дің екі валентті иондары; грам-теріс бактериялардың жасуша қабырғасының сыртқы мембранасының құрамына кіретін және эндотоксиннің өзі, оның негізгі компоненті (толықты антигеннің липополисахаридті фракциясы, ақуызсыз компоненті) болып табылатын ЛПС. Ең таза күйінде ЛПС-ті Вестфаль (O.Westphal) әдісі бойынша сулы-фенолдық экстракциялау жолымен алады. Карбол қышқылы ақуыздарды бұзады. ЛПС А липидтерден және меншікті полисахаридтерден тұрады. Соңғының құрамына З-дезокси-D-манно-октулозонды қышқылдың және гептозалардың қалдықтарының әсерінен пайда болған базистік бөлік-R-ядро, және де грам-теріс бактериялардың ЛПС-ң антигендік спецификалығын анықтайтын, О-спецификалық олигосахаридтік тізбектер кіреді. А липид және полисахаридтің R-ядросының құрылысы барлық грам теріс бактерияларды бірдей, бірақ айқын жеке даралық ерекшеліктері басымырақ кейбір бактерияларға (B.pertussis, B.abortus, B.fragilis, P.aeruginosa, C.violaceum, R.viridis, R.tenue) бұл заңдылық жатпайды. ЛПС-тің жекеленген компоненттері бактерия жасушасында бір-бірінен тәуелсіз түрде синтезделеді және хромосомада шоғырланған гендермен бақыланады. Вирулентті бактериялар ЛПС-ің толық құрылымын синтездейді және ЛПС-ің 2\3 бөлігін О-спецификалық тізбектер құрайтын, микробтың S-пішінді түрін түзеді. Вируленттілігі төмен бактериялардың О-спецификалық тізбектері жоқ, сондықтан олар микробтардың R-пішінді түрлерін түзеді. Олардың сыртқы мембранасында көптеген өткел-қуыстар болады, сондықтан олардың өткізгіштік қасиеті бұзылады.

Эндотоксиндердің биологиялық белсенділігінің көрініс беруіне ЛПС-тің жекеленген компоненттері емес, оның барлық молекуласы жауапты. Ақуызды токсиндерге қарағанда эндотоксиндердің органотроптылығы және әсер ету спецификалығы болмайды. Грам-теріс бактериялар қоздырған интоксикацияның симптомдары бірдей болып келеді және ол пайда болған қабыну медиаторлармен байланысты. ЛПС-тің әсер етуі оның әсерінен биологиялық белсенді заттар бөліп шығаратын әртүрлі типтегі жасушалардың (тромбоцит, гранулоцит, эритроцит, лимфоцит, моноцит, макрофагтар) мембрандық компоненттері мен ЛПС-ің липид-липидті спецификалық және СД14 рецепторларының есебінен бейспецификалық өзара әсерлесуіне негізделген. ЛПС макроорганизмде 20-дан астам әртүрлі белсенді биологиялық заттардың синтезделуін іске қосады, олар эндотоксикоз патогенезінің себепшісі және пирогендік әсер ете алады. Оның негізгі тиісетін нүктесі макрофагтар болып табылады. Эндотоксиннің үлкен мөлшерде пайда болуы фагоцитоздың әлсіреуіне, айқын токсикоз дамуына, әлсіздікке, тыныс алуының қиындауына, іш өтуіне, жүрек-тамыр жүйесінің бұзылуына, қысымының төмендеуіне, гипогликемияға, лейкоцитозбен ауысатын лейкопенияға, тромбоциттердің агрегациялануына, гипотермияға әкеліп соғады. Грам-теріс бактериялардың бұзылуы нәтижесінде қанда эндотоксиндер көп мөлшерде жиналған кезде эндотоксиндік шок дамуы мүмкін. Эндотоксин шамалы мөлшерде пайда болғанда әлсіз токсикоз, дене температурасының көтерілуі және фагоцитоздың шамалы күшеюі байқалады. ЛПС тимус-тәуелсіз антигендерге жатады және В-лимфоциттердің поликлональді стимулденуін қоздырады, альтернативті жолмен комплемент жүйесін күшейтеді, адъювант болып табылады. Ішек жолындағы адам денесінің қалыпты микрофлорасының өкілдері тұрақты түрде түзілетін эндотоксиннің шамалы мөлшері макроорганизмнің иммунды жүйесінің жасушаларына қолайлы стимулдеуші әсер етеді. Ол макроорганизмнің бейспецификалық резистенттілігінің жоғарылауына, жұқпалы ауруларға төзімділігінің күшеюіне, радиорезистенттіліктің жоғарылауына және жасушалардың ісікке қарсы белсенділігінің артуына әкеледі. Альтернативті жолмен комплемент жүйесінің белсенділігінің артуы және поликлональдық стимулденуі нәтижесінде макроорганизм әр түрлі микробтармен кездесуге дайын тұрады және спецификалық қорғаныс факторлары пайда болғанға дейін оларға қарсы тұра алады. Екінші жағынан макроорганизмде поликлональды стимулятордың ұзақ уақыт болуы жасушалардың шектелген клондарының іске қосылуына және аутоиммунды реакциялардың дамуына әкелуі ықтимал. ЛПС енген кезде иммунды жауаптың даму барысында бірінші кезекте антитоксиндік белсенділігі жоқ О-антиденелер пайда болады. Полисахаридтің R-ядросына және А липидке қарсы антиденелер пайда болғаннан кейін интоксикациялық симптомдар азаяды. Өйткені олардың құрылысы грам-теріс бактериялармен бірдей болатындықтан, сол микроб қоздырған сепсистік процесті тек соған қарсы антиденелермен емдеуді қолдануға тырысады. Ақуызды токсиндерден ерекшелігі сол, эндотоксиндерден анатоксиндер алуға болмайды.

ЛПС-тің антигендік спецификалығын зерттеу грам-теріс бактерияларды идентификациялау үшін пайдаланады.

Инфекциялық процестің даму барысында микробтардың өсіп-өніп көбеюі нәтижесінде токсиндерден басқа бір қатар улы метаболизм өнімдері пайда болады (улы аминдер, холин, нейрин, жоғарғы майлы қышқылдар т.б.). Олардың әсер етуімен қатар бір мезгілде организмнің меншікті тіндері мен жасушаларының ыдырап-бұзылуы нәтижесінде пайда болған өнімдермен улануы, интоксикация дамуында маңызды рөл атқарады.

Сонымен, патогенділік - өте күрделі полидерминантты сипатты процес. Микробтар патогенділігінің негізгі материалдық тасушылары – жасушаның морфологиялық құрылымдары, ферменттер және токсиндер. Макроорганизмде олар оқшауланып емес, кешенді түрде әсер етеді. Мысалы, тырысқақ қоздырғышының нейраминидазасы ащы ішектің шырышты қабатының эпителиялық жасушасына қоздырғыштың жабысуына және оның энтеротоксинінің жасушалардың ганглиозоидты рецепторларымен өзара әректтесуіне көмектеседі, ал гемо-цитотоксин, жасуша мембранасында қуыс-арналар түзіп, олардың осмостық зақымдануына әкеледі және жасуша мембранасының аденилатциклазасын қол жетерліктей етеді. Патогенділік факторларын олардың функциясы бойынша бөлу салыстырмасы болып табылады. Патогенділіктің бір факторы инфекциялық процестің әр түрлі фазасында қатысуы мүмкін, ал процестің бір фазасында патогенділіктің әр түрлі факторлары қатыса алады. Мысалы, бактериялардың капсуласы олардың адгезиялануына әсер етеді, фагоцитозға кедергі жасайды және альтернативті жолмен комплементті күшейтетін жасуша компоненттерін көлеңкелейді(экранирует). Грам-теріс ішек бактерияларының эндотоксиндері мен инвазиялық ақуыздары олардың инвазиялануына және интоксиакциялық симптомдардың дамуына әсер етуімен қатар, бактерияларды асқазандағы тұз қышқылы мен ферменттердің әсерінен қорғайды. Барлық патогендік факторлардың әсер етуі бірыңғай принциптік заңдылықтарға негізделген. Ол қоздырғыштың белсенді биомолекуласының (лигандтардың)нысана-жасушалардың бетіндегі комплементарлық құрылымдарды тану қабілеттілігімен байланысты. Олардың бір-бірімен байланысуы инфекциялық процестің дамуына себепші болады, бұл кездегі патологиялық көріністер әр түрлі ферменттер мен токсиндердің синтезделуімен байланысты. Микробтар патогендік факторларын тек қана макроорганизмде пайдаланып қоймай, олар қоршаған ортаға түскен кезде сол жердегі объектілерді колонизациялау және бәсекелестермен күрес кезінде тіршілік қабілеттілігін сақтау үшін де пайдаланады.

7.3.3. Патогенділік факторларын генетикалық реттеу

Бактериялардың патогенділігінің полидетерминанттылық сипаты бар және бір топ гендермен бақыланады. Патогенділік факторлардың генетикалық детерминанттарының көпшілігі функциональды байланысқан гендер топтарының жекеленген кластерлері түрінде хромосомаларда орналасады. Геномның көпшілік бөлігі осындай кезекшілдігімен ерекшеленеді, ол өз кезегінде олардың шығу тегінің бөгде екені туралы болжам айтуға мүмкіндік береді. Оларға ұқсас құрылымдар плазмидаларда да табылған.

Бұл кезде хромосомалар мен плазмидалар арасындағы функцияларының өзгеше бөлінуі байқалады. Мысалы, шигеллалар мен энтероинвазиялық ішек таяқшаларының плазмидалық гендері қоздырғыштардың эпителиямен өзара әрекеттесуін қамтамасыз етеді, ал хромосомалық гендер – бактериялардың ішек ішінде және тіндерде тіршілік етуін және өсіп-өніп көбеюіне жауап береді. Осындай мәліметтер «аралдардың» (islands) немесе патогенділік «аралдары»(islets) және 3-типтегі патогенділік факторларының секрециялық жүйесі туралы концпеция ұсынуға мүмкіндік берді.

Патогенділік «аралшалар» дегеніміз – ол тек қана бактерияларда табылған, вируленттіліктің дискретті (оқшауланған, жеке топтардан құрылған) гендерінен тұратын, ДНҚ-ң тұрақты және тұрақсыз учаскелері. Олар патогенсіз бактериялардың жақынтуыстас түрлерінде болмайды

ДНҚ-ның бұл фрагменттері негізгі геномнан G+C – нің пайыздық құрамымен айрықшаланады, олар нуклеотидтік тізбек кезегінің азғана тура қайталануымен сипатталады (фланкирленеді). Мұндай патогенділік «аралшалар»көбінесе фагтық интегразалардың, транспозалардың крипталық және де функциялық гендерін немесе мобильді генетикалық элементтерге жатқызылатын IS-элементтерді өзімен бірге алып жүреді. «Аралшалардың» құрылымдық ұйымдасуы әрқилы болуы мүмкін, өйткені вируленттілік гендері транспозондардың IS-элементтердің немесе бактериофагтар геномының құрамына жиі қосылып отырады. Патогенділік «аралшаларының» детерминанттарының бактериялардың бір немесе туыстас түрлерінің арасында конъюгациялық, трансдукциялық және трансформациялық жолмен таралу қабілеттілігі бар. Бұл гендердің интеграциялануы, стабилизациялануы және экспрессиялануы туыстас патогенсіз түрлердің арасында жаңа, соның ішінде вируленттілік қасиет қалыптасуына негіз болады. Адгезиндік, инвазиялық қасиетке, әр түрлі типтегі токсиндерге, дәрілерге төзімділік қасиетіне, секрециялау жүйесінің ақуыздарына ж.т.б. жауап беретін патогенділік «аралшалары» белгілі.

Өзінің потенциалды нысанасына жету алдында патогенділік факторлар негізгі екі тосқауылдан өтеді – цитоплазмалық мембранадан және өндіруші-микробтардың жасушалық қабырғасынан. Бұл кезде секрецияланғаннан кейін олардың көпшілік бөлігі функциялық белсенділікке ие болады. Сондықтан үшінші типті секреция жүйесіне үлкен көңіл бөлінеді.

3-типті секреция жүйесі бактериялардың цитоплазмасынан макроорга-низмнің эукариоттық жасушаларының цитозоліне патогенділіктің эффекторлы молекулаларын бірэтапты тасымалдауға жауапты

Сондай-ақ бұл жүйе макроорганизмнің эукариоттық жасушасына протеиндерді тасымалдауға қатысатын, бактериялық жасуша бетінде супермолекулалық құрылымдар құрастырылуын қамтамасыз етеді. Бұл жүйенің эффекторлық ақуыздарының секрециялануы қоздырғыштың ие жасушасымен жанасқаннан кейін басталады, сондықтан оны секреция жүйесімен контакт-тәуелді деп атайды.

Патогенділік «аралшалар» айырмашылығы бар бірнеше фрагменттерді өзіне қоса алады.Вируленттілік гендерінің экспрессиясы индуцибельді сипатта болады және сыртқы ортаның жағдайымен, қоздырғыштың жасуша сыртында немесе ішінде орналасуымен байланысты. Бактерияларда патогенділік факторларының фенотиптік көріністерін реттеудің бірнеше жүйесі анықталған. Оларды детерминенттейтін гендер, әдетте, репрессияланған.Олардың қосылуы немесе ажыратылуы сыртқы ортадан түсетін сигналдардың әсер етуінен болады.Осындай сигналдарға ортаның биохимиялық құрамының өзгеруі, оның рН, температурасы, осмостық қысымы т.б. жатады. Микробтар жаңа жағдайларға бейімделеді және жасуша ішінде немесе сыртында орналасуына байланысты өзінің метаболизмін өзгертеді.Әдетте олар қандай микроортада және инфекциялық процесс дамуының қандай сатысында тұрғанын білу үшін аталған сигналдардың біреуін немесе бірнешеуін пайдаланады. Мысалы, инвазиялық гендер әдетте инфекциялық процестің алғашқы сатысында іске қосылыды, бірақ бактериялар жасушаға енгеннен кейін басылып қалады. Микробтың жаңа, өзгерген жағдайға бейімделу процесі екі компонентті бейімдеуіш жүйемен бақыланады. Бұл жүйелер ақуыздардың екі типінен тұрады: сыртқы ортадан қабылдайтын және жасуша ішіне сигнал жіберетін жасушалық мембрананың сенсорлық ақуызы және де реттеуші цитоплазмалық ақуыз, ол транскрипциялаудың активаторы немесе репрессоры бола тұра, хромосомалар мен плазмидалар гендерінің транскрипциясын тікелей реттейді. Сенсорлық ақуыздың жасуша ішілік домені табиғаты бойынша – гистидинкиназа. Сенсордың аутофосфорилирленуі тиісті сигнал ретінде шығуы мүмкін. Фосфат-қалдықтың белок-регулятордың аминдық топтарына ауысып баруы ақуыз-регулятордың ДНҚ-ның спецификалық реттілігін байланыстыратын қабілеттілігін өзгертеді, ал олардан транскрипциялану басталады. Осындай тізбекше реттіліктерінде ақуыз-регулятормен байланысуға қажетті бастапқы консервативті учаскелер болады. Вируленттік гендердің топтарын (регулонды) жалпы сигналға қосу және күшейту бірнеше сатыда іске асады және каскадты принципте атқарылады. Кейбір жағдайларда осы гендердің әрқайсысы бір-біріне тәуелсіз экспрессиялануы мүмкін.

Екі компонентті реттеуіш жүйеден басқа транскрипциялануды реттеуіш жүйелер бар. Ең толық зерттелген транскрипциялануды реттеуші Aro А-тұ-қымдастығы. Мұндай атау арабинозалық оперонның функциясын бақылайтын E.coli-дің ara C генінің өнімімен байланысты. Осы топтың ақуыздарының иіні болады, ол гендердің спецификалық ДНҚ-фрагменттерімен байлансысады да, гендердің транскрипциялануын күшейтеді.

Реттеуші механизмге, глобальді регуляторлық жүйе ретінде қарстырылатын және де вируленттілікті экспрессиялау үшін пайдаланатын, ДНҚ-ң топологиясын да жатқызады.Жоғарыда көрсетілген процесс, молекуланың супер-бұралу деңгейін реттейтін және сырттан келетін белгілі сигналға жауап қайтаратын, топоизомеразалар мен гистонтәріздес ДНҚ байланыстырушы ақуыздар арқылы іске асады. Осындай сигналдар тиісті гендердің транскрипйиялануына әсер етеді.

Осындай реттеуші механизмдердің барлығы өзара байланысты болады. Олардың әрқайсысының маңыздылығы тұрақты түрде өзгеріп отырады.

Патогенділік «аралшаларының» тұрақсыздығы, әрі олардың тұрақтылығы бактерияларға тиісті адаптивтік артықшылық жасауына мүмкіндік береді. Инфекциялық процестің тиісті сатысында жоғарғы вируленттілік бактериялар үшін пайдасыз болуы мүмкін. Патогенділік «аралшаларының» тұрақсыздығы инфекция қоздырғышының барлық популяциясының вируленттілігін төмендетуге әсер етеді. Олардың делециясы қатар орналасқан гендердің экспрессиясын күшейтуі мүмкін.

Сол кезде патогенділіктің кейбір факторлары бактериялар үшін адаптивтік болып табылады, сондықтан олар стабильді патогенділік «аралшаларында» кодталуы керек. Соңғылардың бөтенділігі оларға үлкен тұрақтылық қасиет береді, өйткені хромосомаға интеграцияланған ДНҚ жақынтуыстас микроорганизмдердің ДНҚ-мен рекомбинациялануға қатыспайды, сондықтан олар бактерияның популяцияларында ұзақ уақыт сақталады.

Вируленттіліктің циклдік фенотиптік немесе модификациялық өзгеруі микробтар тіршілігінің организмдік стадиясынан организмнен тыс жағдайына ауысқанда болады. Иммунды организмде және одан тыс жағдайда әлсіз вирулентті резервациалық штамдар қалыптасады. Иммунитет қалыптасуы барысында соңғыларынан қайтадан резервациялық штамдар пайда болады. Вируленттіліктің тұрақты өзгеруі мутациялық және рекомбинациялық жағдайда пайда болады, және де микробтың генотипінің өзгеруімен байланысты.

Инфекциялық процесс барысында патогенділік факторларды кодтайтын гендердің қайта құрылуы молекулалық деңгейде жүреді, бірақ популяциялық деңгейде эпидемиялық немесе резервациялық штамдардың табиғи іріктелуіне жағдай жасалады. Кворумды тану принципінің арқасында бактериялар «сөйлесу» қабілеттілігіне ие болады. Кворум сенсинг – ол бактериялардың химиялық сигналдық механизмі, соның арқасында жаңа тіршілік ортасына түскеннен кейін олар өзіне тәріздестерді есептейді. Сол өңірде бактериялар көп болған сайын, олар сонша көп химиялық сигналдар бөліп шығарады. Химиялық сигналдардың концентрациясы көп болған сайын, бактерияларда оны қабылдаушы сонша көп рецепторлар жұмыс жасайды. Егер де көп болған (кворум) жағдайда, олар патогенділік факторларды синтездей бастайды және басқыншылық вируленттік түрге айналып, макроорганизмнің иммундық жүйесімен күресе алатын болады. Егер де күші жетпесе, бактериялар армиясы жасырынып отырады да, қолайлы сәтті күтеді. Кворум – сенсингтің механизмін білу жұқпалы ауруларды, соның ішінде антибиотикке төзімді штамдары қоздырғандарын, жаңа тұрғыдан емдеуге мүмкіндік береді.

7.4. Қоршаған орта факторларының организмнің реактивтілігіне әсері .