Содержание
В нашей стране, как и в большинстве развитых стран Запада, преобладают возбудители двух видов шигелл — Sh. flexneri и Sh. sonnei, которые вызывают эндемичные формы заболевания. Sh. dysenteriae (особенно серотип 1) отвечают за смертельные эпидемии в развивающихся странах. Sh. boydii встречается только на Индийском полуострове. По тяжести развивающихся инфекций ряд шигелл выглядит следующим образом: Sh. dysenteriae — Sh. flexneri — Sh. boydii — Sh. sonnei.
Шигеллы относятся к инвазивным бактериям. Они обладают способностью колонизировать слизистую оболочку толстого кишечника и инвазировать ее в порядке факультативного внутриклеточного паразитизма, производя воспалительную деструкцию — ключевой элемент дизентерии. Причины этого, связанные с адгезией, инвазией и распространением шигелл в инфицированных клетках (энтероцитах), стали проясняться недавно, но их изучение еще далеко до своего завершения. Во-первых, не все благополучно с экспериментальными моделями шигеллеза. Бациллярная дизентерия — антропоноз и только на обезьянах может быть воспроизведена картина болезни, похожей на дизентерию человека. Это является серьезным недостатком, связанным с дороговизной опытов и трудностью получения солидного материала. Из других моделей отметим воспроизведение воспалительной реакции в кератоконъюнктивальной пробе на морских свинках и шигеллезного поражения респираторного тракта у мышей. Эти тесты воспроизводят флогогенный потенциал шигелл, но далеки от естественного заболевания человека. То же самое можно сказать и относительно инвитровых моделей в культурах поляризованных и неполяризованных клеток, которые позволяют судить о важных элементах патогенеза шигеллезной инфекции, но не воспроизводят всей картины дизентерии. Между тем в совокупности все эти модели все же позволяют судить о ключевых механизмах дизентерийной болезни у человека, и ниже мы попытаемся сформулировать основное содержание полученных выводов. Поскольку разные представители шигелл (Sh. flexneri, Sh. sonnei, Sh. boydii и Sh. dysenteriae) имеют сходные факторы вирулентности, они будут объединены вместе, хотя лучше всего изучен вид Sh. flexneri.
Шигеллы являются высокоинфекционными бактериями — для возбуждения болезни достаточно нескольких сот клеток, что значительно меньше, чем для диареегенных эшерихий (106—107) и S. typhi (105). Дойдя до толстого кишечника и прямой кишки, они колонизируют слизистую оболочку и вызывают ее разрушение, хотя природа этого явления полностью не раскрыта. Бактерии проникают в подслизистую оболочку, но обычно не идут дальше. Здесь после стимуляции и разрушения макрофагов происходит острая воспалительная реакция с привлечением нейтрофилов. Активированные нейтрофилы повреждают эпителиальный барьер, позволяя шигеллам возвратиться к эпителиальным клеткам, которые под их влиянием секретируют провоспалительные цитокины (хемокины). Последние, привлекая новые нейтрофилы, усиливают воспаление, приводящее к клинике дизентерии. Такова общая картина процесса. Теперь поговорим о том, что о нем известно.
Низкая инфекционная доза шигелл объясняется их относительно высокой устойчивостью (больше, чем у других энтеробактерий) к кислой среде желудка. Шигеллы чувствуют кислое окружение и адаптируются к нему благодаря регуляторным генам, экспрессия которых зависит от транскриптационного сигма-фактора (РНК-полимеразы, RpoS), который продуцируется в стационарной фазе роста. При этом у них снижаются инвазивные способности. Но как только бактерии достигают тонкого кишечника (щелочная или нейтральная среда) и вновь начинают размножаться (т.е. вступают в экспоненциальную фазу роста), их кислотная резистентность подавляется и восстанавливается инвазивный фенотип. Кислотная резистентность усиливается в условиях анаэробиоза, с которыми бактерии сталкиваются в толстом кишечнике. Поэтому шигеллы, экскретируемые с фекалиями, уже отличаются кислотоустойчивым фенотипом. Это готовит бактерии к заражению нового хозяина, когда они должны вновь пройти через кислую среду желудка.
Шигеллы не способны проникать в интестинальные эпителиоциты с их наружной (обращенной в полость кишечника) стороны. С этой целью они используют специализированные М-клетки эпителия, покрывающего лимфоидные фолликулы толстого кишечника. Эти клетки отличаются плохо развитой щеточной каймой, отсутствием гликокаликса и высокой эндоцитозной активностью. Они образуют пакеты, наполненные лимфоцитами, макрофагами и дендритными клетками, формируя контакты между кишечной микрофлорой и системой мукозального иммунитета. Полагают, что апикальная поверхность М-клеток несет рецепторы, воспринимающие шигеллы, и такой контакт запускает их секреторный аппарат III типа, в частности продукцию плазмидозависимых инвазивных антигенов IpaB, C, D, A (от англ. invasion plasmid antigens), которые транслоцируются в цитоплазму клетки-хозяина, принимая участие в реорганизации цитоскелета, нацеленной на инвазию шигелл.
Пройдя через М-клетки и оказавшись в lamina propria, шигеллы проникают в макрофаги. В отличие от сальмонелл, шигеллы не идут дальше, а возвращаются назад, в колоно(энтеро)циты. Это происходит после взаимодействия с макрофагами, требующего участия бактериальных инвазинов и клеточных рецепторов (в частности, aМb2-интегрина). Макрофаги высвобождают ИЛ-1 и ИЛ-18, которые запускают острое воспаление — приток нейтрофилов, характерный для шигеллеза. Это происходит благодаря IpaB, который секретируется аппаратом секреции III типа в цитоплазму макрофага и, связываясь с ИЛ-1b-конвертирующим ферментом (каспазой-1), способствует выделению цитокинов ИЛ-1 и ИЛ-18 из их предшественников. Через 1—2 ч после инфекции макрофаги погибают от апоптоза, хотя эта смерть отличается от классического апоптоза тем, что она не зависит от каспазы-3 и каспазы-11, а также не регулируется антиапоптозными белками семейства Bcl-2 (см. «Апоптоз»). В этой модели каспазу-1 следует рассматривать как компонент врожденного иммунного ответа, который использует апоптозный путь для выделения зрелых цитокинов, задействованных в остром воспалении.
Ключевым моментом дизентерии является способность шигелл инвазировать эпителий толстой кишки. В отличие от других инвазивных патогенов, шигеллы обладают слабой способностью связываться с клетками. В культурах клеток обнаружено взаимодействие наружных белков (инвазинов) шигелл с a5b1-интегрином (рецептор фибронектина) и/или CD44 (рецептор гиалуроновой кислоты). Это может индуцировать контактную реакцию аппарата секреции III типа, когда клетка получает от бактерий комплекс эффекторных факторов, приводящих к реорганизации цитоскелета и превращающих эпителиальную клетку в фагоцит, который поглощает шигеллы. Но эпителиальные клетки поляризованы, и шигеллы могут инвазировать их лишь с базолатеральной стороны, где имеются данные рецепторы. Дело решают нейтрофилы, спровоцированные к выходу в зону реакции цитокинами активированных макрофагов. Они мигрируют между клетками, открывая путь для бактериальной адгезии, внутрицитозольной секреции эффекторных белков бактерий, а затем и их инвазии в область базолатерального мембранного домена. Здесь сочетаются плюсы и минусы воспалительных реакций. С одной стороны, привлечение нейтрофилов выгодно бактериям, содействуя развитию инфекции. С другой — нейтрофилы эффективно борются с шигеллами в рамках врожденного иммунитета. Нейтрофилы, которые первоначально участвуют в повреждении тканей, в конце концов играют роль санирующего фактора.
Оказавшись внутри клеточной вакуоли, шигеллы в течение нескольких минут разрывают ее и выходят в цитоплазму. Бактерии получают здесь обильный питательный материал, быстро размножаются и распространяются по клетке и межклеточно через образующиеся пальцеобразные выросты на клеточной поверхности. Фагоцитоз этих выростов соседними клетками (в этом важную роль играет межклеточный Е-кадхерин) и лизис клеточных мембран позволяет шигеллам достичь цитоплазмы новых клеток, не выходя во внеклеточное пространство (см. рисунок). Для выхода из фагоцитарной вакуоли и распространения между клетками нужны IpaB и IpaC. Способность шигелл инвазировать эпителиоциты, выходить из фагосомы и подвергаться межклеточному распространению является ведущим фактором развития дизентерии. Потеря у мутантов одного из этих признаков резко снижает их способность к развитию воспаления.