FC-RECEPTOR PROTEINS OF STREPTOCOCCUS PYOGENES AND PATHOGENESIS OF POST-INFECTION COMPLICATIONS

Full Text

Феномен Fc-рецепции стрептококков. Феномен неиммунного связывания иммуноглобулинов поверхностными белками бактерий (Fc-рецепторами) известен с 70-х годов XX века. В 1973 г. описана способность Streptococcus pyogenes (СГА, стрептококк группы А) связывать иммуноглобулин G (IgG) посредством рецепторных структур - IgG FcВР (Fc-binding proteins) [29]. Обнаружение феномена следует отнести к значительным достижениям современной микробиологии, поскольку он оказал огромное влияние на создание современных инновационных подходов, технологий и средств микробиологической, иммунологической и молекулярной диагностики, а также на фундаментальные исследования в области патогенеза актуальных инфекций и их осложнений. К числу наиболее полезных продуктов феномена Fc-рецепции можно причислить известные FcBP: стафилококковый А-протеин и стрептококковый G-протеин. На основе этих белков и их рекомбинантных производных сконструированы диагностические средства для быстрого определения групповой или типовой принадлежности видов (в частности, патогенных стрептококков), меченые реагенты для разных модификаций иммуноферментного (ИФА) и рецепторноферментного (РФА) анализов, новые подходы для диагностики диабетической нефропатии [6], а также средства для получения в лабораторных условиях хроматографически очищенных белков сыворотки человека (альбумина и иммуноглобулинов G и А, а также их подклассов). Условно, FcВР бактерии подразделяют на типы по взаимодействию с подклассами IgG млекопитающих и человека. Так, к типу I относят FcBP Staphylococcus aureus (А-протеин), к типу II - FcBP Streptococcus pyogenes и к типу III - FcBP Streptococcus dysgalactiae (G-протеин). Первый связывает IgG1, IgG2 и IgG4 некоторых видов; второй - IgG1-4 ограниченного числа видов, а третий - IgG1-4 всех млекопитающих [39]. Помимо этих типов IgG FcBP существуют Fc-рецепторы для IgA [33] и иммунных комплексов (IC) [4]. Важно отметить гетерогенность FcBP у Fc-связывающих патогенных стрептококков. Так, установлено, что связывание агрегированного и нативного IgG у S.pyogenes имеет место за счет независимых FcВР, между тем, как протеины А и G связывают обе формы IgG посредством одного и того же рецептора [52]. Пять функционально различных подтипов рецептора типа II обнаружено у S.pyogenes по взаимодействию с IgG человека, кролика, свиньи и лошади: 1 подтип связывает все IgG; 2 - не связывает IgG свиньи и лошади; 3 - не связывает IgG3 человека; 4 - не связывает IgG2 человека, а 5 - реагирует исключительно с IgG3 человека. Эти различия указывают на качественные различия в структуре FcBP [51] и, возможно, отражаются на проявлении осложнений, вызываемых СГА. Разные формы FcBP для IgG3 человека обнаружены у S.pyogenes и S.dysgalactiae [49]. S. pyogenes известен как причина большого числа местных (тонзилло-фарингиты, пиодермии), органных (отиты, бронхопневмонии), системных (поражения сердца, почек), инвазивных (токсический шок, некротический фасцит/миозит) заболеваний и инфекций с аллергическим компонентом (скарлатина, рожа). СГА условно подразделяют на «глоточные» и «кожные», «ревматогенные» и «нефритогенные» М-типы. Глоточные инфекции чаще осложняются поражением сердца, а кожные - поражением почек [35]. Абсолютно четких границ между этими типами не существует. Одни и те же типы СГА могут присутствовать в глотке и на коже; отдельные типы могут поражать как сердце, так и почки. Соответственно, имеются различия в Fc-рецепции штаммов СГА из разных источников (табл. 1). Ежегодно до 10% населения планеты переносит разные формы СГА-инфекции. По этой причине ВОЗ относит S.pyogenes к ведущим причинам глобальной заболеваемости и смертности. Асимптомное носительство СГА в зеве и на коже описано у значительного количества людей (в 10% случаев) и обычно сопровождается появлением в крови антител к различным продуктам микроба. Недавно описан любопытный феномен: характер взаимодействия СГА с антителами определяется локализацией микроба и концентрацией антител - в крови оно преимущественно происходит по схеме «антиген-антитело» (посредством Fab-фрагментов), а в носоглотке, где концентрация IgG уступает таковой в крови, связь формируется по типу Fc-рецепции [42]. И в последнем случае микроб бывает защищен от фагоцитоза, между тем, как в условиях циркуляции он больше подвержен фагоцитированию. При этом, в сочетании с недостаточной терапией антибиотиками должны возникать условия для длительного пребывания инфекции в очаге, т.е. FcBP становятся фактором выживаемости СГА, что наглядно указывает на зависимость исхода инфекции от взаимоотношения партнеров в системе «паразит-хозяин». Иммунитет к S.pyogenes типоспецифичен и определяется белками М-семейства (Emm. Mrp, Enn, Sic) - ведущими факторами его патогенности. Типовые свойства СГА детерминированы генетически, и гены, кодирующие М-белки, составляют mga-регулон и входят в него в различных сочетаниях, где emm-ген - постоянный компонент и основа для генотипирования СГА. Молекулы М-белков содержат гипервариабельную (детерминирует типовую специфичность), семивариабельную и консервативную области. Особенности структуры М-белков диктуют спектр взаимодействия разных М-типов СТА с компонентами крови млекопитающих (фибронектин, альбумин, фактор Н комплемента, фибриноген, фибрин), а также с иммуноглобулинами G и А (Fc-рецепция). Одни типы СГА взаимодействуют только с Fc-частью IgG за счет семиварибельной области, а другие посредством гипервариабельной и семивариабельной областей взаимодействуют с IgA и с IgG, соответственно. Еще 20 лет тому назад были описаны три М белка СГА, различающиеся по связыванию IgG и IgA: белок Sir (по новой номенклатуре Emm) связывает все подклассы обоих иммуноглобулинов; белок Mrp связывает IgG1, IgG2 и IgG4; белок Arp связывает преимущественно IgA обоих подклассов и в меньшей степени IgG3. Связь белка Arp с IgA и с IgG3 осуществляется разными его сайтами [32]. Молекулы иммуноглобулинов взаимодействуют с М-белками за счет доменов С2-С3 их тяжелой цепи. Так, взаимодействие между FcBP СГА и комплементарным участком С2у - С3у Fc-фрагмента IgG, по-видимому, происходит с участием аминокислотных остатков His435, Tyr436, His433 и His310 в этой части IgG [53]. В этом отношении FcBP сходен с ревматоидным фактором [40]. Введение лабораторным животным СГА с IgG FcВР белками сопровождается синтезом анти-FcBP антител (идиотип нормального IgG) со значительным аффинитетом к рецепторному участку, и поверхность микроба в этих условиях должна покрываться извлеченными из жидкой фазы крови молекулами IgG. Этот фазовый переход иммуноглобулина может приводить к приобретению им аутоантигенных свойств. Данный эффект может возрастать за счет протеолиза связанных IgG микробными ферментами [56]. Одним из важных последствий Fc-рецепции СГА является накопление в крови IgG и анти-IgG, приводящее к формированию в высокой концентрации циркулирующих анти-IgG и IgG-содержащих IC типа IgG - анти-IgG [37]. Становится очевидным, что взаимодействие микроба с организмом при участии FcВР не пройдет бесследно для партнеров. Фактически, «одевая» на себя белки «хозяина», СГА мимикрируют под него, затрудняя распознавание «чужого» от «своего». Сами М-белки СГА, обладая защитными механизмами от факторов врожденного иммунитета (фагоцитов, комплемента), становятся активнее, когда микроб сбрасывает с себя чужие «одежды» за счет протеолиза. Известно, что in vivo клетки СГА активируют транскрипцию mga-регулона и, соответственно, экспрессию М-белков и их Ig FcBP, повышенная продукция которых сопровождается их выходом в среду организма. В этом случае комплексы М-белков с IgG будут меньше подвергаться прямому действию микробных протеаз и их утилизация должна происходить через отложения в тканях либо через выделительные органы. По этой причине постинфекционные осложнения развиваются в почках, суставах и сердце. Общие черты генеза постинфекционных осложнений. Очевидно, что эти представления условны и не исчерпывают полноты многопараметрических взаимодействий в системе «паразит-хозяин», хотя нередко лежат в основе ряда патологических состояний. Возникающие при этом гомеостатические сдвиги в организме «хозяина» сопровождаются каскадными реакциями со стороны комплемента и цитокинов, приводящими к воспалению. Здесь важно отметить, что по этой логике иммунопатологическому фактору отводится роль индуктора процесса в органе на фоне воспаления. Таковы в общих чертах проявления постинфекционных процессов в организме. По генезу постстрептококковых поражений в научной периодике накоплен значительный, но весьма противоречивый материал относительно природы острого миокардита и гломе-рулонефрита (PSGN). Их следует рассматривать как любое другое заболевание, имеющее многофазный и многофакторный характер, в котором всегда имеется ведущий или инициирующий механизм и вторичные факторы и механизмы. Оно проявляется каскадом взаимообусловленных реакций паразита и «хозяина», и понимание патогенеза, а не отдельных его звеньев, приходит по мере выявления инициирующего механизма. Такая позиция не умаляет роль вторичных факторов, но позволяет расставить точки над «i», поскольку информация об исходной составляющей направляет мысль исследователя по пути поиска эффективных этиотропных и патогенетических средств профилактики и лечения болезни. Несмотря на многие данные эксперимента и клиники генез миокардита и PSGN остается все еще малопонятным. Поражение почек охватывает клинически близкие формы постинфекционных осложнений. Для них характерны: депозиция антигенов, комплемента С3, иммуноглобулинов, иммунных комплексов и бугристость в местах субэпителиаль-ных отложений. Процесс чаще всего развивается по типу мембранозно-пролиферативного гломерулонефрита [24]. Согласно данным литературы, генез постстрептококковых осложнений сводится к активности продуктов СГА, росту специфических антител к ним, снижению уровня врожденного иммунитета, образованию IC и дисбалансу IgG в крови. Многие из этих факторов вряд ли могут быть отнесены к инициирующим патологию. Большинство авторов относит указанные осложнения к иммунопатологическим или иммунокомплексным заболеваниям. Их относят к этой группе заболеваний не с целью обозначить природу инициирующего фактора, а для того, чтобы выделить наиболее патогенное звено. При этом забывается терминологическая условность и понятие «наиболее патогенное» трактуется как ведущее или инициирующее. К этой методологической позиции не раз придется возвращаться. Перекрестнореагирующие антигены в постстрептококковой патологии. На сегодня в науке установилось представление, согласно которому роль факторов, инициирующих постстрептококковые процессы, выполняют перекрестнореагирующие антигены (ПРА) микроба и «хозяина» в форме гомологичных либо похожих аминокислотных последовательностей в составе антигенов участников процесса [17]. По этой версии антигенная «мимикрия» повреждает ткани за счет аутоиммунного механизма. Участие ПРА в патологии не вызывает сомнений. Эволюция отобрала и сохранила в белках гомологичные и схожие аминокислотные участки белков бактерий. Доказательством служат моноклональные антистрептококковые антитела, которые реагируют с отдельными эпитопами М-белков микроба и миозина миокарда человека [16, 23]. У стрептококков групп А, C и G обнаружен ген, кодирующий белок, перекрестнореагирующий c миозином и антигенами II класса главного комплекса гистосовместимости человека и мыши за счет 19% гомологии и 62% сходства в рамках полипептида из 151 аминокислотного остатка [26]. Недавно обнаружена перекрестная реакция между энолазами СГА, ге-мопоэтических клеток и лейкоцитов [20]. Можно привести и другие примеры. Однако вопрос состоит в следующем, может ли «мимикрия» стать исходной причиной повреждения ткани? Если бы ПРА могли самостоятельно, без внешнего участия, инициировать повреждение, то антимикробными сыворотками можно было бы моделировать патологию в органах. Однако эта возможность вряд ли может считаться доказанной. Для нее, по-видимому, нужны другие привходящие условия. «Мимикрия» касается структур, которые, как правило, недоступны или труднодоступны действию циркулирующих антител в здоровом нормально функционирующем организме. Следует напомнить, что представления о патогенной роли ПРА построены на данных in vitro исследований срезов и изолированных клеточных структур, т.е. при нарушении их целостности. Поэтому генез иммунопатологического процесса остается малопонятным, если в ткани отсутствуют необходимые для этого условия, если не нарушен ее гомеостаз. На наш взгляд, ПРА человека могут быть вовлечены в процесс, лишь становясь доступными перекрестнореагирующим антителам к ПР-антигенам микроба. Очевидно, что патогенные микробы должны обладать определенными свойствами, создающими условия для включения в процесс вторичных механизмов. Каковы же эти свойства у СГА? Роль Fc-рецепции в постстрептококковой патологии. Эти рассуждения легли в основу ранее выдвинутой нами гипотезы [1 - 3, 11] о механизмах патологических процессов в почках и миокарде, индуцированных СГА-инфекцией. Ведущие ее положения состоят в следующем: инфицирующие организм млекопитающего вирулентные СГА связывают молекулы IgG, взаимодействуя с Fc-рецепторными белками микроба; это взаимодействие приводит к образованию аутоантигенов; в ответ происходит накопление в крови повышенных количеств IgG; накапливаются антитела не только к антигенам СГА (фрагментам М-белков), но и антитела к собственным IgG; в крови образуются иммунные комплексы: IgG - анти-IgG и М-белки - анти-FcBP антитела, которые выводятся либо через почечный барьер, либо за счет депозиции в тка- 6. ЖМЭИ 3 № 31 81 нях, где очаговые отложения формируются Таблица 1. Fc-рецепторная активность штаммов посредством взаимодействия IC с компле- СГ^ от больных и здо^ых гоштементом и тканевыми Fcy-рецепторами; лей (в % отложения IgG и С3 комплемента вызывают продукцию провоспалительных цито-кинов и инфильтрацию ткани лейкоцитами (лимфоциты/макрофаги), что приводит к формированию воспаления в ткани и последующей их деструкции. Источник штамма IgG FcBP+ IgG FcBP- Больные 82,1 17,9 Острая инфекция 77,9 22,1 Хроническая инфекция 92,5 7,5 Здоровые 46,0 54,0 Эксперименты подтвердили высокую вероятность развития патологии по данной схеме и показали, что за иммунным воспалением в структурах тканей происходят дегенеративные, атрофические и фиброзные процессы, завершающиеся мембранознопролиферативным и фибропластическим поражениями гломерул, сходным с PSGN у человека, а также дегенерацией миофибрилл и митохондрий миокарда, характерной для инфекционного миокардита у человека. За годы исследований в опытах на кроликах были испытаны СГА разных emm-типов (1, Таблица 2.Патогенная активность видов бактерий, обладающих IgG FcBP Штамм Вид Тип FcBP Патологический процесс (GN) emm1, штамм 40/58 S.pyogenes II + emm15, штамм 100070 S.pyogenes II + emm49, штамм NZ131 S.pyogenes II + emm22, штамм AL168 S.pyogenes II + T27 FcBP- (контроль) S.pyogenes - - Cowan I S.aureus I - G148 S.dysgalactiae III - 12, 15, 22 и 49) и получены следующие доказательства в пользу выдвинутой гипотезы. Экспериментальный гломерулонефрит (GN) вызывали исключительно IgG FcBP+ (но не FcBP-) штаммы, обладающие FcBP II типа (связывают все подклассы IgG человека и кролика); штаммы CTG, обладающие G белком (FcBP III типа, связывают все подклассы IgG многих видов млекопитающих), вызывали GN в редких случаях; S.aureus с А белком (FcBP I типа, не связывает IgG3) не обладал нефритогенностью. Эти данные согласуются с клиническим материалом, согласно которому инфекция, в основном СГА и крайне редко стрептококком группы G, может осложняться PSGN (табл. 2). Экспериментальный GN вызывали также чистые FcBP-белки СГА (но не протеины А и G), очищенные в аффинной хроматографии, что прямо указывает на активную роль этих белков в данной патологии. Была создана модель, в которой формирование процесса имело место после парентерального введения кроликам взвеси убитых прогреванием и отмытых FcBP+ СГА; при этом GN развивался лишь в следующих условиях [10, 12]: если в крови животного накапливались антитела против IgG кролика и человека и формировались IC; если в ткани наблюдались депозиты IgG и С3 комплемента; если IgG депозиты индуцировали продукцию провоспалительных цитокинов фагоцитами и мезангиальными клетками и лейкоцитарную инфильтрацию в тканях (табл. 3); если в тканях при иммуногистологическом и электронно-микроскопическом анализе выявлялась совокупность всех перечисленных признаков иммунного воспаления. Таблица 3. Способность СГА типа emm22 и его изогенных мутантов индуцировать GN у кроликов Штаммы и их генотип* Связывание IgG (%) Титр анти-IgG Депозиты IgG и C3 Продукция цитокинов IL-1p, IL-6, TNFa GN AL168 mrp+ emm+ 34,0+1,5 1:320 + + 4/4 AL168 mrp- emm- 3,0+0,09 <1:10 - - 0/4 AL168 mrp- emm+ 13,0+0,5 1:80 + + 8/8 AL168 mrp+ emm- 16,0+0,7 1:80 + + * * /7 4/ Примечание. * mrp: ген, кодирующий IgG FcBP для IgG1, 2 и 4; emm: ген, кодирующий IgG FcBP для IgG1-4. ** мембранозно-пролиферативный гломерулонефрит не обнаружен у 3 кроликов; у них же не выявлены признаки иммунного воспаления. Мутанты IgG FcBP+ штамма (тип emm22), лишенные обоих FcBP (Mrp и Emm) белков, не индуцировали анти-IgG, продукцию цитокинов и образование депозитов IgG и C3; однако мутанты, дефектные по одному из указанных белков, сохраняли способность вызывать PSGN у кроликов (табл. 3). Эти данные в свое время стали первым генетическим доказательством роли FcBP белков в изучаемой патологии. По данным морфометрического анализа клинические штаммы СГА emm12 типа, связывающие IgG-содержащие IC (но не нативный IgG), независимо от их специфики, вызывали воспаление в тканях и GN; штаммы emm12, не связывающие IC, не обладали нефритогенной активностью. В работе мы столкнулись с трудно объяснимым явлением, а именно, штаммы от асимптомных носителей не были способны связывать IC, но при этом несли гены, идентичные генам, кодирующим Fc-рецепторные М-белки. Возможное объяснение было дано в работе [19], в которой описаны «носительские» СГА, содержащие делецию в гене Mga-регулятора и, скорее всего, по этой причине лишенные способности синтезировать М белки, а следовательно и FcBP. Развитие экспериментального GN возможно было блокировать на этапе ранних проявлений процесса при введении кроликам препаратов очищенных Fc-фрагментов (но не Fab) IgG кролика и человека. Механизм блокады, по-видимому, связан с одной из следующих возможностей: Fc-фрагменты препятствуют связыванию IgG и индукции анти-IgG либо нейтрализуют IC и мешают их связыванию с Fcy-рецепторами тканей, что в любом случае подчеркивает активную роль Fc-рецепции в генезе иммунного воспаления. Эти данные указывают на целесообразность и обоснованность использования Fc-фрагментов IgG для профилактического воздействия на организм с целью предупреждения перехода острой стрептококковой инфекции в осложнение. Очевидно, что применение с этой целью в условиях клиники гомологичного IgG либо препарата его Fc-фрагмента (производимых в гематологических учреждениях) в разы снизит риск развития почечных осложнений. Последнее доказательство согласуется с данными, по которым Fc-фрагменты IgG могли приостанавливать иммуно-комплексный процесс у крыс за счет подавления иммунного воспаления [22]. На актуальность вопроса о роли феномена Fc-рецепции в генезе PSGN по сути указывает работа, в которой авторы успешно моделировали процесс введением мышам антител к базальной мембране гломерул (GBM). Для лечения мышей они использовали недавно обнаруженные ферменты СГА - IgG-деградирующий энзим (IdeS) и эндоглюкозидазу (EndoS), эффективно расщепляющие циркулирующие IC и Fc-фрагменты IgG, связанные с GBM. При этом, резко снижалась воспалительная реакция за счет подавления депозиции С3 комплемента и лейкоцитарной инфильтрации [59]. В целом PSGN следует рассматривать как иммуно-комплексный процесс, имеющий ряд стадий: (i) стадию образования IC; (ii) стадию формирования депозитов и иммунного воспаления; (iii) стадию деструктивного поражения гломерул; (iv) стадию фибропластических изменений, завершающихся развитием почечной гипертонии или хронической недостаточности. Мы полагаем, что этот же сценарий имеет место при поражении мышцы сердца, хотя в случае инфекционного миокардита совокупность фактов по объему, но не по сути уступает таковой при гломерулонефрите [5, 13]. Здесь также очевидны роль FcBP, индукция анти-IgG, депозиция IgG и С3, продукция цитокинов и развитие воспаления, предшествующего повреждению миофибрилл и митохондрий в миокарде. Кроме обсуждаемых форм осложнений, ассоциированных с острой СГА-инфекцией, следует обратить внимание и на другие заболевания, в частности, на ревматоидный артрит, патогенетически объективно связанный с Fc-рецепцией и ее компонентами (FcBP, анти-FcBP), участвующими в формировании ревматоидного фактора (RF). Выше уже отмечалось сходство между FcBP и RF. Было установлено, что иммунизация кроликов FcBP+, в отличие от FcBP-штаммов СГА, сопровождается высокими титрами RF. В связи с тем, что FcBP СГА разнородны по связыванию подклассов IgG человека, в ответ на иммунизацию можно ожидать образование антител с аллотиповой специфичностью. Сами антитела способны к самоагрегации и образованию IC, активирующих комплемент и стимулирующих продукцию провоспалительных цитокинов и простогландинов [14]. Таким недавно виделся патогенез ревматоидного артрита. Не вдаваясь в детали процесса, важно отметить, что он связан с отложениями RF на синовиальной оболочке суставов и последующим ее воспалением. Внимания заслуживают не только эти осложнения, но и IgA-нефриты (IgA-нефропатии, синдром Шонлейна-Геноха и другие), патогенез которых связан с отложением в GBM и мезангии IgA-содержащих IC и с активацией комплемента по альтернативному пути. IgA-нефриты плохо изучены. Не существует даже их единой классификации. Одни авторы относят синдром Шонлейна-Геноха к анафилактоидной нетромбоцитопенической пурпуре, а болезнь Берже - к его моносимптомной почечной форме. Другие указывают на самостоятельность болезни Берже; третьи ошибочно относят IgA-нефриты к орфанным болезням [7]. В 2009, 2010 годах появились первые работы, указывающие на связь IgA-нефритов с перенесенной СГА-инфекцией в носоглотке и на возможную связь патологического процесса в почках с IgA-рецепторными белками СГА. На молекуле IgA область связывания с Fc-рецептором на М белке ограничена аминокислотными остатками в позиции 223 - 240, богатой пролином и серином и чувствительной к бактериальным протеазам [54]. IgA-нефриты характеризуются отложением в почках комплексов IgA - IgA FcBP, в состав которых естественно входят IgA-связывающий эпитоп М белка СГА. Комплексы, очевидно, формируются и в крови и откладываются в тканях через посредство Fcy-рецепторов. Депозиты встречаются в биоптатах от подавляющего числа больных IgA-нефропатиями и болезнью Шонлейна-Геноха, что было показано в работе с тремя типами М-белка (типы 4, 22 и 60) [55]. В другой работе в качестве инициирующего фактора рассматриваются комплексы, состоящие из галактозодефицитного IgA1 и IgG к Fc-области IgA1; депозиты этих IC обнаруживают в тех же структурах гломерул и приводят к мезангиально-пролиферативному гломерулонефриту [57]. IgA-нефропатия считается наиболее распространенной формой гломерулонефрита и рассматривается как патология с наследственной предрасположенностью, хотя заинтересованные в этом гены еще не определены. Считается, что наличие IgA1 c дефектом галактозилирования может служить фактором риска в развитии заболевания [27]. Наличие IgA в депозитах, по-видимому, патогномонично для всех форм IgA-нефропатии. Галактозилирование IgA1 и формирование аутоиммуногенного эпитопа индуцирует образование IgG к Fc-области IgA1 и комплексов IgA1-IgG, которые активируют комплемент и медиаторы системы врожденного иммунитета, определяя клиническую тяжесть процесса [21]. Поскольку авторы часто не обсуждают связь IgA-нефропатии с СГА-инфекцией, невольно напрашивается вопрос - в какой мере IgA-нефриты, описанные выше, сопоставимы с нефритами на почве IgA1-IgG комплексов? Ясно лишь то, что в обеих ситуациях феномен Fc-рецепции присутствует. Проверить эту версию можно в опытах по сравнению подавляющего действия Fc-фрагментов гомологичного IgG как на IgA-нефропатию, так и на PSGN. Положительный эффект в обоих случаях, возможно, будет указывать на некую общность в их механизмах. Очевидно, что пусковым звеном в постстрептококковой патологии являются М-белки СГА с Fc-рецепторной активностью. Их патогенность проявляется в форме иммунного воспаления в тканях. В свою очередь, воспаление «вскрывает» ПРА, активно участвующие в дальнейшем развитии процесса. Участие других факторов СГА в постстрептококковых процессах. На роль ведущих факторов, кроме ПРА, претендуют и другие агенты микробного происхождения. К ним относятся: стрептокиназа [43, 44], цистеиновая протеиназа или пирогенный экзотоксин В [15, 25], эндострептозин - белок клеточной мембраны СГА (SCM). Актуальность вопроса требует рассмотрения роли этих факторов в генезе PSGN, поскольку они часто присутствуют в почечных биоптатах, а в крови больных обнаруживаются антитела к ним. Версия об участии стрептокиназы, плазмина и плазминового рецептора в генезе PSGN. Теоретически эта версия исходит из способности стрептокиназы активировать плазми-ноген в плазмин, реагирующий с глицеральдегид-фосфат-дегидрогеназой (GAPDH) - плазминовым рецептором в мезангиальном слое гломерул. Плазмин обнаруживается в почках за счет его связывания с GAPDH. В разных исследованиях такие «депозиты» выявлялись в биоптатах от 6 до 30% больных PSGN [9, 36]. Одни авторы допускают наличие этого механизма хотя бы у части пациентов, между тем, как другие отрицают его. Серологические показатели также обнаруживали большой разброс антител к GAPDH и лишь у 10% больных. Между тем анти-стрептокиназа имелась у многих подопытных животных, однако ее уровень не зависел от тяжести процесса. Отмечалось, что процесс на мышах чаще индуцировали штаммы от больных PSGN, чем СГА от пациентов с иной патологией. СГА вводили мышам во вживленные под кожу камеры [43], при этом использованные штаммы не изучались на наличие IgG FcBP. В наших исследованиях была предпринята попытка воспроизвести PSGN путем создания инфекционного очага в камерах, вживленных кроликам подкожно. Стало понятно, что в камерах накапливались токсические продукты и у животных наблюдался выраженный токсический эффект и токсическая гибель. На такой модели трудно разграничить процессы, вызываемые конкретным фактором, от токсического поражения. Важно подчеркнуть, что в наших опытах при моделировании патологического процесса в почках или в миокарде использовались исключительно убитые и отмытые СГА. В этом случае речь об активности каких-либо секретируемых продуктов идти не может. Приведенные выше данные не позволяют однозначно отнести комплекс плазмин-GAPDH или стрептокиназу к агентам, инициирующим PSGN, однако их участие в процессе не исключается. Против инициирующей роли этих продуктов говорит также и следующее: стрептокиназа вообще не обнаруживается в гломерулах ни в экспериментах, ни в био-птатах [15, 45]; соответственно, анти-стрептокиназа крайне редко определяется в клинике, хотя выявляется в эксперименте; возможно, что стрептокиназа нужна лишь для образования плазмина; хорошо известно, что стрептокиназа не трансформирует мышиный и слабо трансформирует кроличий плазминоген в плазмин, т.е. в протеиназу, которая в комплексе с GAPDH якобы может повреждать гломерулы почек, и остается непонятным, как с его помощью может быть смоделирован процесс у мышей, если исходить из версии о повреждающем эффекте плазмина; в наших контрольных опытах процесс у кроликов не зависел от наличия или отсутствия у IgG FcBP+ штаммов гена стрептокиназы. Отдельные авторы считают, что природа нефритогенного фактора СГА очевидна и что таковым является плазминовый рецептор не почки, а самого СГА [60]. Гены, кодирующие рецептор, выделены из СГА, ассоциированных с PSGN, и имеют 99,8% гомологию. Химически плазминовый рецептор СГА соответствует GAPDH. У больных его можно обнаружить, но на стадиях, не совпадающих с депозицией С3 комплемента и IgG. Антитела к рецептору чаще выявляли в крови больных PSGN, чем у пациентов с неосложненной СГА-инфекцией. Данная версия, несомненно, интересна, если бы не тот факт, что антитела к нему нарастают в течение 10 лет, между тем, как PSGN обычно развивается в первые недели после перенесенной СГА-инфекции. Oda T. et al. [46], отстаивающие роль плазминового рецептора в качестве нефритогенного фактора, недавно описали его присутствие в гломерулах наряду с другим кандидатом в нефритогенный (SpeB) агент; они обнаружены в нейтрофилах, эндотелии и мезангиаль-ных клетках и отчасти в макрофагах. Однако никаких данных о связи этих находок со стадией PSGN, с воспалением или серологическими показателями авторы не приводят, что не позволяет судить об инициирующей роли данного фактора. Наоборот, плазминовый рецептор в фагоцитирующих клетках скорее должен указывать на одну из заключительных, но не начальных фаз процесса. Патогенез постстрептококковых осложнений исследуется весьма интенсивно; на роль патогенных факторов часто достаточно весомо претендуют многие кандидаты. Однако за результатом высокотехнологичных поисков порой могут скрываться методологические недочеты исследований, что и приводит к обилию и пестроте взглядов на одни и те же результаты. Версия об участии цистеиновой протеиназы (пирогенного токсина В или SpeB) в генезе PSGN. Основными аргументами в пользу этой версии служат уровень анти-SpeB антител в крови и обнаружение SpeB в биоптатах почки [15, 34]. Во всяком случае сравнение «нефритогенной активности» SpeB и GAPDH по данным анализа депозитов и титров антител дает токсину В больше шансов «выиграть» состязание [9]. Титры антител к токсину В у больных PSGN превосходили таковые у больных другой СГА-патологией, а сам токсин обнаруживался в 80% биоптатов при PSGN и лишь в 16% - при других заболеваниях, т.е. в 4 раза чаще. Справедлив вопрос - с чем столкнулись авторы: с перекрестной реакцией между SpeB и тканью гломерул либо с реальной депозицией Spe? В пользу первой возможности свидетельствует то, что при иммунизации мышей рекомбинантным SpeB он обнаруживался в гломерулах на фоне воспаления; полученные при этом моноклональные антитела перекрестно реагировали с почечным эндотелием. Авторы считают, что SpeB является продуктом только нефрит-ассоциированных штаммов, между тем как в реальности SpeB продуцирует около 90% СГА, при том, что ген speB присутствует в геноме 100% штаммов. Как преобладающий секретируемый продукт СГА SpeB влияет на многие проявления врожденного и адаптивного иммунитета, вызывая деградацию внеклеточного матрикса, иммуноглобулинов, комплемента, цитокинов, хе-мокинов и других белков [41]. Столь разветвленная активность SpeB подчеркивает сложность изучения его роли в патологии сердца и почек, а также не исключает его участия во многих патологических процессах. Возможно, токсин В участвует в PSGN, но вряд ли может быть отнесен к инициирующим факторам. Хотя существует и такое допущение [38]. Принимая во внимание то, что процесс есть следствие иммунного ответа на антигены СГА, образование и депозицию IC, индуцирующих реакцию воспаления, авторы неожиданно задаются вопросом, может ли токсин SpeB вызывать воспаление само по себе, и отвечают на него утвердительно. Они допускают, что как катионит SpeB должен обладать высоким аффинитетом к анионитным структурам гломерул. Такое прямое действие токсина на клетки гломерул якобы может индуцировать пролиферацию, продукцию цитокинов, хемокинов и вызывать апоптоз, что создаст благоприятную среду для последующей активности IC. Натянутость этой схемы очевидна. Чтобы не вступать в беспредметный спор, останемся на изложенных позициях относительно роли Fc-рецепции, иммунных комплексов и воспаления как предшественников повреждения ткани. Версия об участии ПР-антигенов клеточной мембраны СГА (SCM) в генезе PSGN. Работы этого плана направлены на выявление ПРА между СГА и тканями «хозяина», а также на моделирование патологии в органах. Например, установлена способность моноклональных анти-SCM антител к клеточной мембране СГА перекрестно реагировать с базальной мембраной легких (LBM) [18]. При внутрибрюшинном введении мышам гибридом, продуцирующих моноклональные антитела к SCM СГА, у некоторых особей выявляли пневмонию по типу синдрома Гудпасчера. Тяжесть процесса зависела от дозы антител в диапазоне 0,4 - 1,6 мг/мышь, а клетки гибридом в количестве 106 - 107/мышь вызывали пневмонию уже на 10 день. При этом данные о морфологических повреждениях гломерул не приводятся, хотя известны перекрестные реакции между антигенами LBM и GBM. Клеточная мембрана СГА состоит из повторяющихся полипептидов, имеющих сходный с GBM аминокислотный состав [61]. ПРА между ними удалось выявить с помощью моноклональных анти-SCM антител, перекрестно реагирующих с GBM [31]. Эти данные противоречат более ранним работам, в которых у пациентов с PSGN в 71,4% случаев обнаруживались анти-SCM антитела к растворимой в лаурил-сульфате фракции SCM, но не к растворимой в коллагеназе GBM. При этом перекрестные реакции между SCM и GBM отсутствовали [47]. Клинические данные подчеркивают, что высокий уровень анти-SCM антител чаще наблюдается у пациентов с PSGN, чем у лиц с неосложненной СГА-инфекцией. Эти данные косвенно указывают на наличие ПРА у СГА и млекопитающих и на их роль в PSGN. Они указывают на вероятность ПРА в одной из структур гломерул (GBM, мезангий, эндотелий сосудов), но их место в инициации PSGN нуждается в строгих доказательствах. Наличие анти-SCM и анти-GBM антител указывает на вовлеченность гломерул в процесс, но еще не говорит в пользу пусковой роли ПР-антигенов в процессе. Ближе всех к решению этой задачи подошел Lange C.F. [30], который в опытах in vivo и in vitro показал взаимодействие различных линий анти-SCM антител с базальной мембраной гломерул почек и с а-актинином сердечных и скелетных мышц. Введенные мышам гибридомы продуцировали моноклоны, которые выявлялись на 2 день в GBM и на 9 - в мышечной ткани. Работа была направлена на создание перспективной модели для изучения патогенеза постстрептококковых осложнений. В доступной литературе мы не встретили данных о последующих результатах. По сути, все еще остается неясным, могут ли реакции антиген-антитело in vivo вызывать поражение в органах. Несмотря на большой объем проведенных исследований, патогенез постстрептококковых осложнений остается противоречивым. Надо учитывать, что любое моделирование патологических процессов почти всегда сопровождается отклонением от последовательности естественного хода развития и течения заболевания. Поэтому экспериментальная модель всегда условна, и надо максимально, насколько это возможно, избегать отклонений. Описанные в данном обзоре модели in vivo имели принципиальные отличия, по которым их можно подразделить на три основные группы: в первой - использовались разные варианты введения живых СГА; поэтому действующее начало должно быть связано с любым из компонентов СГА как структурным, так и секретируемым (в т.ч. и токсическим); во второй - животным вводили убитые и отмытые клетки СГА, с которых предварительно удаляли посторонние примеси; в этих условиях действующее начало принадлежит исключительно структурным компонентам микроба; в третьей - животным вводили высокоочищенный микробный фактор, «подозреваемый» в инициации патологического процесса. Наконец, здесь уместно подробнее остановиться на подходе, при котором животным вводили поли- и моноклональные антитела в высоких концентрациях. Их утилизация, несомненно, сопряжена с «перегрузкой» и повреждением барьерных структур организма. При этом, повреждение ткани будет развиваться вследствие истощения «выделительной» функции органа. Авторы воспроизводили «аутоиммунный» нефрит на крысах посредством перекрестно-реагирующих IgG против эпителия проксимальных канальцев. Острое поражение клеток приводило к выделению в кровь «нефритогенного» фактора, который индуцировал аутоиммунный ответ и образование IC; последние, откладываясь в гломеру-лах и активируя систему комплемента, завершали формирование «самоподдерживающе-гося» гломерулонефрита [8]. Гломерулонефрит воспроизводили также на крысах посредством антител к базальной мембране гломерул [28]. Была выявлена последовательность событий, цепь которых включала: экспрессию Fcy-рецепторов на макрофагах (играющих важную роль во взаимодействии с IgG), связывание анти-GBM IgG и стимуляцию лейкоцитов. В другой работе показано, что после введения анти-GBM IgG гломерулонефрит у мышей развивается остро при участии Fcy-рецепторов и комплемента [48]. Считается, что поражение гломерул наступает при накоплении анти-GBM IgG, что было подтверждено при анализе биоптатов от пациентов с PSGN [50]; IgG откладывался на мембранах в виде серповидных или сегментарных скоплений, состоял в основном из анти-IgG3 и значительно реже из анти-IgG других подклассов; вокруг депозитов наблюдалась интенсивная воспалительная реакция. В механизме гломерулонефрита на мышах важную роль играет P2X7 рецептор - белок, выделяемый макрофагами и лимфоцитами и формирующий катионный канал. В генезе анти-GBM процесса он участвует в набухании мембран, в продукции про-воспалительных цитокинов, в апоптозе клеток, а также обнаруживается в макрофагах, инфильтрирующих гломерулы. Соответственно, на мышах, дефицитных по P2X7 белку или с блокированным рецептором, моделировать процесс не удавалось [58]. Эти данные подчеркивают критическую роль воспаления в патогенезе PSGN и указывают на P2X7 как на возможную терапевтическую мишень при этой патологии. Таким образом, работы последних лет по экспериментальному стрептококковому гло-мерулонефриту, несмотря на условность схемы его воспроизведения посредством антител к антигенам органа, указывают на важную роль Fc-рецепции, образования анти-IgG и IC, их отложения в ткани, продукции цитокинов и воспалительной инфильтрации в инициации и развитии патологии. В группе моделей, где нами использовались убитые IgG FcBP+ СГА, их изогенные мутанты, дефектные по разным IgG Fc-рецепторным белкам, и IgG FcBP-негативные штаммы, патология формировалась у экспериментальных животных только в присутствии у СГА Fc-рецепторной активности. Такой подход исключал из числа кандидатов в инициирующие факторы большую группу микробных агентов. Стрептокиназа и цистеиновая протеаза СГА исключались по принадлежности к секретируемым продуктам, а плазмино-вый рецептор и белки SCM - из-за неспособности FcBP-негативных и отдельных мутантных линий СГА вызывать гломерулонефрит, несмотря на сохранность в них SCM и иных структур микроба. Проведенный анализ позволил отдать предпочтение IgG Fc-связывающим белкам, которые в чистом виде индуцировали развитие патологического процесса в тканях. Справедливо отметить, что этот факт при ближайшем рассмотрении может вновь затруднить окончательное решение проблемы, поскольку FcBP как белки, принадлежащие к М-семейству, содержат также и ПРА. Поэтому данный конкретный аспект требует дальнейшей расшифровки, в частности, как соотносятся друг с другом перекрестно-реагирующие и Fc-связывающие эпитопы М-белков. В любом случае, очевидно, что в предложенной модели на кроликах патология развивается исключительно на основе иммунного воспаления, индуцированного IgG Fc-связывающими белками СГА. Остальные факторы, особенно ПРА, видимо, вовлекаются в процесс лишь после нарушения гомеостатического баланса в ткани. FcBP, связывающие иммуноглобулины и иммунные комплексы, по всей видимости, способны формировать иммунное воспаление и в других тканях (миокард, эндотелий сосудов и, возможно, эндокард) [10]. Механизм иммунного воспаления в разных органах как следствие первичной стрептококковой инфекции может оказаться близким по генезу. Этот вопрос должен стать предметом отдельного обсуждения. Если в приведенных рассуждениях присутствует ошибка, то останется принять методологически ущербную версию, по которой вызываемая СГА постинфекционная патология имеет многоликую природу и массу ведущих причин. Поэтому в данной статье преимущество отдается альтернативной версии об инициирующей роли IgG FcBP СГА в качестве универсального фактора формирования иммунного воспаления, за которым должен последовать как поддерживающий фактор любой из рассмотренных выше продуктов СГА. Большой интерес представляет способность Fc-фрагмента IgG подавлять иммунопатологический процесс. Эти данные перспективны не только потому, что согласуются с выдвинутой Fc-рецепторной теорией постстрептококковых осложнений, но и потому, что указывают на важность создания гомо- и аутологичных препаратов, а также методов профилактики осложнений у большого числа пациентов СГА-инфекциями в детском и юношеском возрасте и, тем самым, формирования условий для снижения инвалидизации от болезней почек и сердца. Таким образом, новый взгляд на патогенез осложнений распространенной СГА-инфекции, в отличие от иных теоретических подходов, позволяет по новому подойти к проблеме предупреждения этих осложнений, что еще раз указывает на логичность описанных представлений относительно природы Fc-рецепции СГА и ее патогенетических последствий.

About the authors

A. A Totolyan

Research Institute of Experimental Medicine

St. Petersburg, Russia

L. A Burova

Research Institute of Experimental Medicine

St. Petersburg, Russia

References

Supplementary files