Биологические свойства хламидий

Хламидии по своей структуре и химическому составу напоминают классических бактерий, но не обладают многими метаболическими механизмами, необходимыми для самостоятельного размножения. Для своего воспроизводства они в значительной степени используют продукты метаболизма клетки-хозяина. Размер отдельных клеток составляет 0,25-1,5 мкм, при этом необходимо дифференцировать элементарные тельца с размерами от 0,2 до 0,4 мкм и ретикулярные тельца - от 0,6 до 1,5 мкм (Рисунок 1).

.

Рисунок 1. Ретикулярное тельце хламидий.

Структура клеточной стенки хламидий сходна по строению с таковой у грамотрицательных бактерий, но отличается меньшей выраженностью пептидогликанового слоя, что отчасти обусловливает их умеренную окрашиваемость по способу Грама. Хламидии имеют общий с грамотрицательными бактериями термостабильный родоспецифический антиген липополисахаридной природы (ЛПС), обладающий эндотоксиноподобной пирогенной активностью. Видо- и типоспецифические антигены - термолабильные белки. Около 60% от общей массы мембранных белков составляет главный белок наружной мембраны (МОМР). МОМР различных видов хламидий обнаруживает высокогомологичную последовательность, но также содержит видо-, био- и серо-типоспецифические эпитопы, представленные на поверхности элементарных телец. Считается, что именно гликозидная часть МОМР вовлекается в процесс инфицирования клетки-хозяинаХламидии существенно отличаются от бактерий благодаря уникальному двухфазному жизненному циклу. Он протекает в цитоплазматической вакуоли эукариотической клетки хозяина и заключается в закономерной смене вегетативных репродуцирующихся крупных неинфекционных ретикулярных телец (РТ) и небольших плотных спороподобных элементарных телец (ЭТ) - инфекционная форма микроорганизма. Это определяет прекрасную адаптированность возбудителя к условиям существования как внутри -, так и вне клетки.

Элементарные тельца обеспечивают внеклеточное выживание, метаболически мало активны, резистентны к осмотическому шоку. В основе указанного лежит наличие прочной клеточной стенки, содержащей в виде ди-, тримеров белок МОМР, соединенный дисульфидными мостиками, который способствует ригидности элементарных телец. ЭТ высокорезистентны практически ко всем известным в настоящее время антибиотикам, что является частой причиной хронизации процесса.

Ретикулярные тельца обладают высокой метаболической активностью, синтезируют нуклеиновые кислоты и белки, представленные, главным образом, в виде мономеров, с чем связывают их высокую лабильность и неспособность выживать вне эукариоцита, а также выраженную чувствительность к антибиотикам. Именно восприимчивость РТ к антибиотикам и определяет возможность проведения антибактериальной терапии.

Цикл развития хламидий продолжается 40-72 часа (в зависимости от штамма микроорганизма, клетки-хозяина и внешних условий) и включает несколько этапов (Рисунок 2), первый из которых - специфическая адсорбция элементарных телец на плазмалемме чувствительной клетки с последующим эндоцитозом, носящим паразит-индуцированный характер.

Рис. 2. Схема внутриклеточного развития хламидий.

Фагоцитоз хламидий тканевыми макрофагами осуществляется с помощью псевдоподий, тогда как для других клеток, не являющихся профессиональными фагоцитами, характерна инвагинация участка плазмалеммы с адсорбированным элементарным тельцем в цитоплазму и образованием фагоцитарной вакуоли. Особенностью элементарных телец является их способность стимулировать свой эндоцитоз чувствительной клеткой, а также ингибировать слияние лизосом с фагосомой, содержащей хламидии в клетке-хозяине, что препятствует реализации лизосомальной активности и деструкции хламидий фаголизосомной системой эукариотической клетки, способствуя внутриклеточному выживанию возбудителя.

Через 4-6 часов после заражения элементарные тельца вступают в продуктивный цикл развития: в фагосоме реорганизуются в вегетативную форму - ретикулярные тельца, переход сопровождается ослаблением дисульфидных связей между МОМР и другими внешними белками мембраны, что приводит к повышению проницаемости мембраны хламидийной клетки, увеличению транспорта питательных веществ и возрастанию метаболической активности. Помимо изменений клеточной поверхности, происходит деконденсация хромосом хламидий, необходимая для активации процессов транскрипции и трансляции. Подлинный механизм регулирования внутриклеточного развития неизвестен.

Ретикулярные тельца размножаются путем бинарного деления и образуют "микроколонии" - внутрицитоплазматические включения, известные под названием телец Провачека-Хальберштедтера. После 8-12 циклов деления ретикулярные тельца реорганизуются через промежуточные формы в элементарные тельца нового поколения, которые при разрыве плазмалеммы выходят в окружающую среду и инфицируют новые клетки.

Обладая выраженной метаболической активностью, проявляемой на разных этапах внутриклеточного цикла, хламидии имеют характерный дефицит ряда ферментных систем. Длительное время считалось, что они не способны самостоятельнЮ окислять ггутамат И пируват, осуществлять фосфорилирование и эффективное окисление глюкозы. Однако анализ генома показал, что хламидии способны синтезировать АТФ в небольших количествах путем гликолиза и расщепления гликогена. За рчет отсутствия некоторых ферментов, у хламидий гликолитический цикл редуцирован, и компенсируется через пентозофосфатный и гексозофосфатный шунты. Не смотря на это, хламидии используют АТФ и другие макроэргические соединения эукариотической клетки, а также конкурируют с клеткой-хозяином за питательные вещества, витамины, кофакторы.

Продуктивно осуществляя свою паразитическую функцию, хламидии подавляют, но сохраняют определенный уровень жизнеспособности хозяина до завершения цикла своего развития.

Под влиянием трансформирующих агентов в цитоплазматическом включении эукариоцита-хозяина появляются аномальные формы хламидий морфологически сходные с L-формами бактерий. Удаление же трансформирующих агентов приводит к нормализации структуры (реверсия). Вероятно, помимо реверсии, L-формы могут персистировать в клетке на протяжении ее жизненного цикла и передаваться дочерней клетке вместе с включением. L-подобная трансформация может быть одной из причин возникновения персистентной хламидийной инфекции. В таком состоянии микроорганизм становится наименее чувствительным к действию антибиотиков.

Принципиальное отличие L-подобных форм хламидий и L-форм эубактерий состоит в том, что к ним не применим биологический критерий - пассирование на специальных питательных средах. Так как L-подобные формы образуются из неинфекционных вегетативных форм, то и сами остаются неинфекционными. Персистирующий микроорганизм продолжает синтезировать белок теплового шока hsp60, который играет важную роль в индуцировании аутоиммунного звена патогенеза. Chl. trachomatis не растут на искусственных питательных средах.

Клиническая картина хламидиоза. На начальных этапах хламидийная инфекция может принимать бессимптомное течение, что в прогностическом отношении является не менее неблагоприятным, чем ее манифестные формы. Наряду с половым путем, считающимся наиболее распространенным, существуют и другие способы передачи инфекции. Доказана возможность инфицирования новорожденных при прохождении через родовой канал, приводящего к развитию у них конъюктивитов и пневмонии. Возможно также как первичное, так и вторичное инфицирование детей первого года жизни Chl. pneumonia, часто протекающее в виде малосимптомного заболевания верхних дыхательных путей. Хламидия трахоматис поражает преимущественно клетки цилиндрического эпителия.

Таблица 2.

Заболевания, вызванные Chtamydia trachomatis и их осложнения (WHO Collaborating centre, 1990)