MOLECULAR ASPECTS OF ANTHRAX PATHOGENESIS

Full Text

Сибирская язва - особо опасное инфекционное заболевание, вызываемое грамполо-жительным спорообразующим микроорганизмом Bacillus anthracis, протекающее с выраженным токсическим синдромом и высокой летальностью инфицированных животных или людей [1, 3, 18]. Патогенез начинается с инфицирования спорами и заканчивается образованием спор в погибшем организме. В настоящей работе будет представлена модель патогенеза сибиреязвенной инфекции, основанная на современных знаниях о природе патогенности этого возбудителя. Основное внимание будет уделено феномену быстрого продвижения единичных прорастающих спор от места инфицирования до попадания в кровь и развития бактериемии с количеством 108 бактерий в мл. Основным препятствием на пути бактерий является лимфатический узел [15]. Для его преодоления бактериям требуется от 30 до 40 часов [15], в то время, как от момента попадания в кровь до гибели инфицированного животного проходит всего 8 - 12 часов, а скорость роста бактериальной массы сравнима с ростом бактерий в ферментере. Факторы патогенности Bacillus anthracis. Bacillus anthracis относится к группе Bacillus ce-reus. Гомология генома этих двух микроорганизмов составляет более 90%, и с точки зрения эволюции B. cereus рассматривается как предшественник сибиреязвенного патогена [19, 35]. Появлению нового вида бацилл способствовала единственная точечная мутация в гене глобального регулятора транскрипции plcR, приведшая к «молчанию» большого кластера генов, ответственных за синтез более 20 белков, продуцируемых B. cereus в естественных условиях [35]. В формировании комплекса патогенности у вновь возникшей мутантной формы решающую роль сыграли высокомолекулярные плазмиды рХО1 и рХО2 [32, 47]. Плазмида рХО1 содержит структурные гены сибиреязвенного экзотоксина pag, lef и cya, ген нового глобального транс-активатора, в том числе генов синтеза токсина и кап-сулообразования atxA, а также дополнительный оперон gerX, кодирующий три гена прорастания А, В и С [10, 17]. Эти гены расположены на фрагменте размером в 44,8 тыс. пар оснований, фланкированном инвертированными IS-элементами и называемым «островком патогенности» [42]. Появление «островка патогенности» на плазмиде рХО1 можно объяснить горизонтальным переносом tox-генов из обитающего в почве Bacillus thuringi-ensis, продуцирующего токсический комплекс, вызывающий гибель насекомых. При этом температура 28°С, характерная для активной жизнедеятельности насекомого, по-видимому, сыграла решающую роль в отборе варианта, синтезирующего новый глобальный регулятор транскрипции atxA [43]. Сибиреязвенный экзотоксин представляет собой комплекс, состоящий из трех белков: протективного антигена (ПА) с молекулярной массой 83 kDa, летального (ЛФ, 85 kDa) и отечного факторов (ОФ, 89 kDa) [25, 36, 51, 55]. Самосборка токсического комплекса - процесс сложный и включает несколько стадий. Белок протективного антигена (ПА83) под действием клеточных протеаз переходит в редуцированную форму ПА63, которая обладает способностью формировать олигомерные структуры сама по себе в кислых условиях рН, а также совместно с молекулами летального и отечного факторов при нейтральных значениях рН [6]. При этом образуются олигомерные комплексы, состоящие из 7, реже 8 молекул ПА63 и 3 молекул ЛФ/ОФ [20, 24]. Молекулы ПА63 содержат рецепторные домены, которые взаимодействуют с мембранными рецепторами на поверхности клетки-мишени [7]. Указанное взаимодействие индуцирует возникновение сигнала, запускающего рецептор-опосредованный эндоцитоз, посредством которого молекулы летального/отечного факторов проникают в цитоплазму [55]. В цитоплазме летальный фактор, будучи Zn-зависимой эндопептидазой, инактивирует митоген-активирующие белковые киназ-киназы (MAPKK), в результате чего клетка-мишень погибает [13, 50]. В поражение клетки-мишени вносит свой вклад и отечный фактор, обладающий свойствами аденилатциклазы, которая превращает молекулы АТФ в цАМФ, что приводит к дисбалансу многих ферментативных процессов [26]. Другая плазмида, обозначенная как рХО2, содержит cap-оперон, на котором расположены гены capB, capC, capA и capD, ответственные за синтез D-глутамилполипептида и сборку его в капсулу [29], а также ген dep, кодирующий процесс деградации капсулы [48], и регуляторные гены acpA, acpB и abrB [12, 39]. Кроме того, на плазмиде рХО2 находится ген amiA, контролирующий гидролиз пептидогликана, входящего в состав споровой оболочки [30]. Капсула, построенная из полимеров D-глутаминовой кислоты, эффективно защищает вегетативную форму микроорганизма от завершенного фагоцитоза макрофагами [14]. На стадии прорастания спор капсульный полипептид, видимо, не играет существенной роли. Обнаружение у некоторых штаммов B.cereus плазмиды, гомологичной рХО2, указывает на ключевую роль этого почвенного микроорганизма в эволюционном пути возникновения сибиреязвенного микроба [28]. Вирулентные штаммы B.anthracis всегда несут обе плазмиды рХО1 и рХО2 [47], вакцинные штаммы содержат одну плазмиду рХО1 [32], авирулентные штаммы либо лишены этих плазмид, либо содержат только одну плазмиду рХО2 [47]. Все ныне существующие вакцины содержат либо компоненты токсина (химические), либо гены, ответственные за его биосинтез (живые). Несмотря на огромный фактический материал, проливающий свет на биологию Bacillus anthracis и заболевание, которое этот микроб вызывает, до настоящего времени нет ясности в последовательности событий, происходящих с момента попадания спор в организм хозяина и до бактериемии. Мы разделяем точку зрения, согласно которой ключевые моменты патогенеза сибиреязвенной инфекции связаны с реализацией функции факторов патогенности, синтез которых детерминирован генами, локализованными на плазмидах рХ01 и рХ02 [32, 47]. Попадание спор в организм хозяина. В природе инфицирование при сибирской язве происходит только спорами [3, 18]. Описаны несколько способов попадания спор в организм хозяина: подкожное, абдоминальное, интраназальное и аэрогенное. Чаще всего встречается абдоминальное инфицирование, летальность при котором достигает 40% [3, 11]. Заражение спорами может происходить через воду, омывающую могильники или останки павших животных, а также в результате употребления в пищу мяса, пораженного сибирской язвой скота. Летальная доза при таком способе инфицирования колеблется в пределах сотен спор [3, 44]. С эпидемиологической точки зрения этот способ инфицирования является наиболее существенным в распространении сибиреязвенной инфекции [3, 18]. Что касается подкожного заражения, то возможность такого инфицирования естественным путем для животных минимальна. Кожной формой сибирской язвы чаще всего заболевают люди, работающие на предприятиях, занимающихся переработкой шерсти животных или кожевенного сырья. Бытовое заражение обычно связано с разделкой мяса домашних животных, павших от сибирской язвы. Кожная форма заболевания выражается в воспалении ближайшего от места инфицирования лимфатического узла и часто сопровождается образованием нагноений и язв на месте прорастания спор (отсюда пошло русское название болезни). Для кожного инфицирования характерна низкая летальность, так как в этом случае заболевание не доходит до стадии генерализованной инфекции [3, 11, 18]. Интраназальное и аэрогенное инфицирование применяется только в экспериментальных условиях. По данным различных авторов летальные дозы для аэрогенного инфицирования колеблются в пределах от 4 - 7 до 50 тысяч спор [6]. Этот показатель меняется в зависимости от вида инфицированных животных, используемых в экспериментах, а также от объемов аэрозоля и других многочисленных параметров. Однако величина летальной дозы при этом, как правило, не опускается ниже нескольких тысяч спор [3, 6]. В лабораторных исследованиях на животных используется в основном подкожный способ аппликации, дающий возможность в наибольшей степени контролировать условия проводимого эксперимента. При указанном способе инфицирования спорами вирулентных штаммов летальный эффект достигается низкими дозами: гибель животных обычно наступает на вторые-третьи сутки. Величина летальной дозы спор, необходимых для развития сибиреязвенной инфекции, находится в определенной зависимости от способа инфицирования организма: подкожное, LD50~1 -10 < абдоминальное, LD50~102 - 103 < аэрогенное, LD50~104 - 105. Структура сибиреязвенных спор и их прорастание. Споры бацилл, включая Bacillus anthracis, представляют собой частицы, состоящие из «кора», кортекса, расположенного между внутренней и наружной мембранами, белковой оболочки и пептидогликанового BclA экзоспориума [45]. «Кор» имеет своего рода цитоплазму, содержащую в основном белки SASP (small acid soluble protein). Некоторые из этих белков прочно связаны с хромосомной и плазмидной ДНК, что обеспечивает им защиту от гидролиза нуклеазами и воздействия активных радикалов во время дермантной стадии [25]. Кроме того, в «коре» обнаружены протеаза прорастания (GPR, germination protease), а также большой набор аминокислот и ионы Са+2 и Mn+2 [52]. Процесс прорастания спор начинается с набухания споровой оболочки и проникновения внутрь споры компонентов среды, в которую спора попадает. К категории оптимальных условий, необходимых для прорастания спор как in vitro так и in vivo, относятся такие факторы как температура (37°С), кислотность среды (рН 7,0), а также потребность в минимальном наборе ростовых аминокислот [25, 52]. В условиях in vivo, когда набор аминокислот оптимален, прорастание осуществляется через «аминокислотные» пути, в которых важная роль отводится рецепторам GerK и GerL, активирующим локусы gerA и gerY [52]. После того, как через набухшую оболочку внутрь споры проникают компоненты окружающей питательной среды, начинает активироваться протеаза прорастания GPR, гидролизующая белки SASP, компактно упаковывающие ДНК. Деградация защитных белков приводит к освобождению участков ДНК, несущих гены оперонов ger, ответственные за прорастание, а также гены токсинообразования [18, 25]. Факт активации генов, кодирующих бисинтез токсина на ранних стадиях прорастания споры, заслуживает особого внимания, т.к. он позволяет объяснить последующие этапы выживания первой генерации вегетативных клеток в фагосомах. Стадия прорастания споры завершается превращением в вегетативную форму возбудителя, которая синтезирует весь набор белков и структурных компонентов, необходимых ей в единоборстве с фагоцитарной системой и для последующего продвижения по инфицированному организму. Фагоцитоз спор макрофагами. При инфицировании споры B.anthracis вне зависимости от способа попадания в организм хозяина захватываются макрофагами и переносятся лимфотоком в регионарный лимфоузел, дренирующий место инфицирования [18]. В фа-госомах лимфатического узла начинается процесс прорастания спор и превращения их в вегетативную клетку [18]. С помощью конфокальной микроскопии было зафиксировано прорастание спор в фаголизосоме макрофагов и показана связь стадии прорастания с ранней экспрессией генов токсинообразования [18, 38]. Установлено, что для выживания прорастающих спор внутри макрофагов необходима активность транс-активаторного гена atxA, который ответственен за регуляцию синтеза токсина, капсульного D-глутамил-полипептида и целого ряда других белков [10, 17, 18, 49]. Ген аtxA координирует ответы прорастающей споры на внешние сигналы, прежде всего на повышенное содержание СО2 [10, 49]. Регуляция осуществляется в условиях как in vitro, так и in vivo посредством позитивного контроля генов токсинообразования pag, lef и cya. Как известно, макрофаги являются важнейшим компонентом иммуной системы, защищающей макроорганизм от разного рода патогенов. В развитии сибиреязвенной ифек-ции макрофагам отводится центральная роль, поскольку в них решается судьба возбудителя, попавшего в организм человека или животного в виде спор. Фагоцитировав споры, макрофаги запускают механизм их уничтожения в фаголизосоме. Выживет ли прорастающая спора в фагосоме или нет, зависит от скорости перехода этой формы патогена из фагосомы в цитоплазму. В аггрессивных условиях фагосомы (снижающиеся значения рН, индуцирующие нарастание концентрации суперокиданионов и других факторов) прорастающие споры гибнут очень быстро [27]. Так, в альвеолярноподобных клетках линии J774A к 30 минутам выживает незначительная часть фагоцитированных спор, менее 1%. Это связано с тем, что альвеолярные макрофаги, по-видимому, имеют самую высокую скорость снижения рН в фагосомах, поскольку они выполняют функцию первичного барьера. Активность этих макрофагов направлена на фагоцитоз и уничтожение любых частиц, поступающих из воздуха, включая бактерии, споры, вирусы и т.п. Абдоминальные макрофаги, расположенные в тонком кишечнике, должны быть менее активны, и скорость снижения рН в их фагосомах должна быть ниже, чем у альвеолярных макрофагов. Функцию первичного барьера в этом случае выполняет желудок с его мощным комплексом ферментов и низкой кислотностью (рН 3). Самую низкую скорость снижения рН следует ожидать у подкожных макрофагов или дендритных клеток, характеризующихся сниженной фагоцитарной активностью. Кожные покровы в этом случае выполняют функцию первичного барьера, препятствующего попаданию инфекционного агента под кожу. Дендритные клетки осуществляют роль стимулятора воспалительной реакции через серию рецепторных сигналов и синтез соответствующих цитокинов [46]. Величина скорости снижения кислотности среды (рН) в макрофагах является одним из решающих факторов, воздействующих на снижение выживаемости фагоцитированных сибиреязвенных спор. В пользу этого свидетельствуют также данные о резком возрастании выживаемости спор в альвеолярноподобных клетках при добавлении в среду культивирования ингибитора Н+-АТФазы, останавливающего быстрое закисление фагосомы [27, 54]. Летальная доза при сибиреязвенной инфекции напрямую связана только с выживаемостью прорастающих спор в фагосоме фагоцитирующих макрофагов. Разрушение фагосомы. При рассмотрении стадии фагоцитоза следует исходить из того, что выживаемость прорастающих сибиреязвенных спор находится в обратной зависимости от времени их нахождения (пребывания) в фагосоме. Можно предположить, что прорастающая спора обладает способностью запускать механизм, воздействующий на фаго-сомальную мембрану. Подобный ход событий наблюдается на классическом примере фагоцитоза листерий, продуцирующих листериолизин О, разрушающий целостность фагосомной мембраны и тем самым ускоряющий переход бактериальных клеток из фагосомы в цитоплазму [23, 34]. В случае сибиреязвенных спор главными факторами, способными быстро разрушить фагосому, могут быть формирующий поры экзотоксин и, в какой-то степени, недавно обнаруженный антролизин О [31, 41]. Что касается антролизина О, то его вклад в лизис фагосомальной мембраны недостаточно изучен. Некоторые авторы рассматривают антролизин О как фактор, сопутствующий действию экзотоксина [9, 40]. Однако нельзя исключить, что роль антролизина О может резко возрастать у токсин-негативных штаммов микроба, лишенных плазмиды рХО1 (существующих только в лабораторных условиях) [47]. Ведущую роль в процессе выживания прорастающих сибиреязвенных спор в макрофагах играет экзотоксин, а точнее, один из его компонентов - протективный антиген (ПА). Это предположение подтверждается данными о сверхраннем синтезе протективно-го антигена в первые 15 - 20 минут после захвата спор макрофагами [18]. Биосинтез ПА в этот раниий период прорастания спор, очевидно, преобладает над синтезом других протеинов; на его долю в это время приходится более 80 - 85% от общего баланса вновь синтезированных белков. При этом интенсивность секретирования ПА индуцируется 5 - 10% концентрацией СО2. По данным ряда авторов синтез ПА протекает при непосредственном участии регулятора транскрипции АtxA [22, 43, 49]. Создается впечатление, что эффективность преодоления фагосомального барьера прорастающими спорами корели-рует не только со способностью синтезировать ПА, но и зависит от интесивности его синтеза, т.е. от активности регулятора транскрипции АtxA. ПА секретируется в виде белковой молекулы с молекулярной массой 83 kDa (ПА83), после чего подвергается ограниченному протеолизу клеточной трипсиноподобной про-теазой фурин [21]. Редуцированная форма ПА, имеющая молекулярную массу 63 kDa (ПА63), приобретает способность к самосборке в олигомерные комплексы при низких значениях рН [5, 20, 24]. Особенностью этих олигомерных структур является то, что они могут связываться с мембраной фагосомы и формировать в ней поры, не нуждаясь при этом в специфических рецепторах [5, 24]. Отсутствие лиганд-рецепторного взаимодействия в связывании ПА63 олигомерного комплекса с поверхностью фагосомы было подтверждено в опытах на искусственно созданных бислойных мембранах [5, 24]. При этом было показано, что наиболее благоприятным условием для процесса порообразования является слабокислая среда с рН ниже 6. По нашим данным выживаемость прорастающих спор коррелирует с продукцией ПА в первые 2 - 4 часа после фагоцитоза: чем интенсивнее синтез ПА, тем большее количество фагоцитированных спор выживает. Эту закономерность, видимо, можно объяснить тем, что скорость разрушения фагосомной мембраны в значительной степени определяется содержанием олигомеров ПА63, способных вступать в процесс поробразования. Порозависимый лизис фагосом сокращает время пребывания прорастающих спор в фа-госоме и ускоряет выход появившихся вегетативных форм микроба в цитоплазму макрофага. Таким образом, чем быстрее синтезируется токсин, тем скорее бактериальные клетки покидают фагосому и переходят в менее агрессивную среду - цитоплазму. Эффективное выживание прорастающих спор в макрофагах на ранней стадии фагоцитоза зависит от интенсивности синтеза ПА83 и его последующей активации клеточными протеазами. Образующийся в результате ограниченного протеолиза ПА63 обладает способностью формировать при низких значениях рН олигомерные структуры. Комплексы, состоящие из 7 молекул ПА63, вступают во взаимодействие с мембраной фагосомы, что приводит к возникновению пор и нарушению целостности мембраны. Разрушение мембраны фагосомы сопровождается выходом прорастающих спор в цитоплазму макрофага. В отсутствии агрессивных ферментативных систем и низких значений рН прорастание споры завершается появлением быстро делящихся вегетативных клеток, образующих характерные длинные цепочки. На этом заканчивается стадия прорастания спор и начинается следующий этап патогенеза, в котором ведущую роль играют капсулированные вегетативные клетки. Размножение вегетативных клеток в макрофагах и их экзоцитоз. Вышедшие из проросшей споры вегетативные клетки, попав в цитоплазму макрофага, начинают интенсивно делиться и покрываться защитной капсулой, продуцируя при этом все три компонента экзотоксина. На мазках, окрашенных по Романовскому-Гимзе, видны находящиеся в цитоплазме вегетативные клетки штамма с плазмидой рХ02, вокруг которых формируется ободок, окрашенный в розово-красный цвет. Он представляет собой капсулу, состоящую из полимера D-глютаминовой кислоты. Кислые значения рН капсульного вещества обусловливают розовую окраску капсульного слоя [2]. Сранительное изучение различных штаммов сибиреязвенного микроба на стадии пребывания прорастающих спор в цитоплазме макофага показало, что вегетативные клетки вирулентных штаммов значительно быстрее покидают макрофаги, чем клетки вакцинных штаммов. По нашим данным массивный выход из макрофагов вегетативных клеток вакцинного штамма СТИ-1 наблюдался только после 24 час инкубации, в то время как вегетативные клетки вирулентного штамма выходили из макрофага задолго до этого времени (к 6 часам). Если учесть, что вакцинный штамм лишен плазмиды рХ02, т.е. способности продуцировать капсульный глютамилполипептид, то можно предположить, что отсутствие этого компонента патогенности отрицательно сказывается на экзоцитозе микробных клеток. В то же время, присутствие полипептила D-глутаминовой кислоты у вегетативных форм вирулентного штамма ускоряет выход клеток возбудителя из макрофагов [2]. Таким образом, для вирулентных штаммов длительность пребывания клеток в цитоплазме макрофага в значительной степени определяется наличием капсульного полипептида, синтез которого, как было указано выше, находится под контролем глобального регулятора транскрипции AtxA и тонкой организации сар-оперона. 97 7. ЖМЭИ 4 № 32 Как ни странно, отсутствуют прямые или косвенные указания о воздействии на макрофаги во время фагоцитоза летального фактора, который мог бы за счет цитотоксиче-ского действия способствовать быстрому выходу бактериальных клеток из макрофагов. Можно предположить, что летальный фактор, синтезируемый вегетативными клетками внутри макрофагов, по каким-то причинам не активен и потому не цитотоксичен для макрофагов [2]. Что касается цитотоксического действия отечного фактора, являющегося бактериальной аденилатциклазой, то его отсроченная активность эффективна только для вегетативных форм вакцинных штаммов, которые выходят из макрофагов после 24 часов пребывания в них прорастающих спор [2]. Многочисленные наблюдения за вирулентыми штаммами B. anthracis показывают, что к 4 - 6 часам пребывания в макрофаге в просвет лимфатического узла выходят только вегетативные формы микроба, покрытые полноценной капсулой, препятствующей рефагоцитозу бактерий [2, 14]. Пребывание микроба в лимфатическом узле, разрушение его проницаемости и выход микробных клеток в кровь. Локализация вегетативной формы сибиреязвенного патогена в лимфатических узлах регулируется, с одной стороны, иммунной системой организма хозяина, а с другой - действием функционально активных факторов патогенности самого микроорганизма. Исследования со спорами рекомбинантного штамма сибиреязвенного микроба, несущего маркерный ген GFP (Green Fluorescent Protein, флуоресцентного, или «зеленого» белка), позволили проследить продвижение инфекционного агента по региональным лимфатическим узлам зараженного животного [15, 16]. Установлено, что в течение 30 - 35 часов после фагоцитоза спор бактерии обнаруживаются только в одном или нескольких лимфатических узлах, о чем свидетельствует желтая, переходящая в красный цвет окраска того или иного лимфатического узла [15, 16]. Никакой диссеминации по лимфатической системе бактерий при этом не наблюдается. Локализация вегетативных форм сибиреязвенного возбудителя в лимфатическом узле происходит на фоне блокады лимфатического узла, которая осуществляется только со стороны лимфатической системой в ответ на фагоцитоз спор макрофагами. Молекулярный механизм такой блокады не ясен. Покрытый капсулой и синтезирующий мощный токсин микроб, локализованный в лимфатическом узле, преодолевает блокирующий барьер и выходит в кровяное русло зараженного организма. Выход вегетативных форм микроба в кровяное русло происходит в результате разрушения эндотелия лимфатического сосуда, который является полупроницаемой перегородкой между лимфой и кровью [53]. Деструкция эндотелия обусловлена действием летального компонента экзотоксина, который, будучи металлопротеазой, обладает цитотоксическими свойствами. Таким образом, блокада лимфатического узла со стороны лимфатической системы направлена на локализацию и уничтожение патогена. Однако в случае с сибиреязвенным микробом происходит локальное накопление вегетативной формы возбудителя, защищенного от рефагоцитоза. Быстро делящиеся бактериальные клетки синтезируют экзотоксин, концентрация которого резко возрастает, что приводит к нарушению целостности эпителиально-эндотелиального барьера между лимфой и кровью. Стадия пребывания вегетативной формы микроба в лимфоузле завершается продвижением цепочек клеток сибиреязвенного возбудителя в кровяное русло. Бактериемия, токсинемия и токсический шок. После попадания в кровь бактериальных клеток вирулентных штаммов, покрытых капсулой и потому защищенных от рефагоцитоза, происходит их быстрое размножение. Организм зараженного хозяина превращается в своего рода ферментер, в котором наращивается огромная микробная масса смертоносного возбудителя. В этих благоприятных условиях бактерии интенсивно синтезируют экзотоксин, концентрация которого быстро достигает уровня, необходимого для разви-вития токсинемии. Вегетативные клетки активно диссеминируют по всему организму, преодолевая даже гематоэнцефалический барьер. Токсинемия завершается токсическим шоком и как следствие - летальным исходом инфицированного организма. Молекулярный механизм поражающего действия сибиреязвенного токсина остается неизвестным, несмотря на хорошо изученную ферментативную природу летального фактора, представляющего собой Zn-зависимую эндопептидазу. Не идентифицирована клеточная мишень, которую поражает токсин. Данные экспериментов, проведенных на крысах линии Fisher 44 [4], демонстрируют гибель животных в течение 40 - 60 минут после инъекции токсина, что, по-видимому, исключает предположение о макрофагах как клеточной мишени, поражение которой может привести к летальному исходу. Нам кажется, что для объяснения механизма поражающего действия сибиреязвенного токсина уместно провести аналогию этого токсического белка с боту-линическим и столбнячным нейротоксинами [33, 37]. Все эти три микробных токсина обладают сходной энзиматической активностью и, возможно, индуцируют подобные процессы в поражаемых тканях. Что касается патоморфологических изменений в различных органах, то с одной стороны, они обусловлены локальным цитотолитическим действием сибиреязвенного экзотоксина, а с другой - воздействием бактериальных протеаз, продуцируемых микробом. В основе неспецифического механизма действия протеаз лежит феномен активации фактора Вилли-Бранта, изменяющего проницаемость тканевых сосудов [8]. Определенный вклад в развитие летального эффекта у инфицированного организма на стадии бактеремии может вносить и антролизин O. Экспериментальным свидетельством этому служат опыты на животных, зараженных штаммами, дефектными по синтезу токсина или протективного антигена. Такие штаммы все еще сохраняли способность вызывать гибель подопытных животных, но при значительно большей инфицирующей дозе спор. Образование спор в павшем животном. После гибели животного и снижения температуры его тела создаются благоприятные условия для спорообразования. Снижается окислительно-восстановительный потенциал (Eh) пораженных тканей, что свидетельствует об анаэробном характере происходящих процессов. Скорость деления вегетативных клеток уменьшается, активируются гены, ответственные за деполимеризацию капсулы, ингибирование синтеза токсина, происходит укорачивание цепочек клеток и др. Запускается программа, контролирующая процесс формирования спор. Чем ниже температура тела, тем интенсивнее проходит спорообразование, плотнее становится структура пептидогликанового слоя, споры готовятся для перехода в дермантную фазу. Сохранение сибиреязвенных спор в природе. Животные, павшие от сибирской язвы, как в естественной среде, так и после захоронения их в могильниках представляют собой источники длительного сохранения споровой формы этой инфекции. Основной механизм распространения инфекционного материала состоит в том, что места захоронения часто размываются грунтовыми водами, и споры попадают в ручьи, водоемы и реки. Споры, содержащиеся в питьевой воде, представляют собой самый опасный источник заражения животных сибирской язвой. В животном мире наиболее чувствительными к заболеванию сибирской язвой считаются представители парнокопытных, имеющие особое анатомическое строение желудочно-кишечного тракта. Хищники устойчивы к сибиреязвенной инфекции, поэтому поедание трупов павших животных, как правило, не представляет для них никакой опасности. Споровая форма сибиреязвенного микроба обеспечивает этому биологическому виду выживание в самых суровых условиях окружающей среды и делает этот патоген наиболее опасным для жизни человека и животных. Таким образом, молекулярно-генетическая организация вирулентных штаммов Bacillus anthracis, сформировавшаяся в результате сложного эволюционного отбора, позволяет этому опасному патогену сохраняться длительное время в природе и с высокой скоростью и эффективностью преодолевать нативные барьеры лимфатической системы макроорганизма хозяина, вызывать его гибель от нескольких спор.

About the authors

A. N Noskov

Gamaleya Research Institute of Epidemiology and Microbiology, Moscow, Russia

References

Supplementary files