Содержание
Уникальность и ключевая роль миколовых кислот в структурной организации и физиологии микобактерий делают их отличной мишенью для этиотропной терапии. Действительно, изониазид и этионамид, которые относятся к числу наиболее эффективных противотуберкулезных средств, блокируют синтез миколовых кислот М. tuberculosis. Удивительно, но они беспомощны против возбудителей микобактериозов, а этионамид к тому же слабо действует на М. bovis. Не отрицая других причин (например, неодинаковой способности к активирующей трансформации антибиотиков), можно думать об особенностях липидного синтеза у микобактерий. Этому соответствует разнообразие видовых спектров миколовых кислот, которое учитывается в таксономике.
Снаружи клеточная стенка окутана, подобно паутине, слоем гликолипидов. Их собирательно называют микозидами и иногда сравнивают с микрокапсулой. Микозиды структурно и функционально напоминают липополисахариды наружной мембраны грамотрицательных бактерий, но лишены их агрессивности. Тем не менее, они токсичны и, подобно корд-фактору и сульфатидам, вызывают образование гранулем.
Еще одним компонентом клеточной стенки микобактерий является липоарабиноманнан. Он заякорен на плазматической мембране, пронизывает клеточную стенку и выходит на ее поверхность. В этом отношении он похож на липотейхоевые кислоты грамположительных бактерий. Липоарабиноманнан представлен гетерогенной смесью высокомолекулярных липополисахаридов, углеводным компонентом которых служат разветвленные полимеры арабинозы и маннозы, а липидная часть состоит из диацилглицерольных производных пальмитиновой и туберкулостеариновой кислот. Особенности терминального фрагмента липоарабиноманнана (прежде всего его маннозные радикалы — кэпы) существенно влияют на взаимоотношения микобактерий с макрофагами, вмешиваясь в патогенез туберкулезного процесса.
Не следует забывать и о белках, которые функционируют в составе клеточной стенки, оживляя ее запутанную (для исследователей, но не для бактерий!) архитектонику. Часть из них входит в состав диагностического препарата «туберкулин» и претендует на роль антигенов для включения в вакцину. Особую известность получил протеиновый комплекс под названием «антиген 85». Он состоит из трех близкородственных белков, которые относятся к числу сильных индукторов иммунного ответа против M. tuberculosis. Данный комплекс выполняет функцию фермента, соединяющего миколовые кислоты с трегалозой. Это делает его мишенью для новых антибактериальных препаратов, которые в настоящее время проходят испытания.
Устойчивость во внешней среде
Туберкулезные палочки мало отличаются от других, не образующих споры бактерий по чувствительности к прогреванию, но в мокроте при кипячении погибают лишь через 5 мин. Характерна высокая устойчивость к высушиванию и химическим дезинфектантам, что скорее всего объясняется высоким содержанием липидов. Сухой жар (100°С) убивает их через 60 мин. В мокроте остаются жизнеспособными многие недели и даже месяцы. Контагиозность сохраняется 8—10 дней после высыхания и распыления мокроты в воздухе — именно столько туберкулезная палочка живет на рассеянном свету. Прямой солнечный свет служит хорошим дезинфектантом, убивая ее в течение часа. Фенол проникает в микобактерии медленно: для уничтожения возбудителя в мокроте требуется не менее 24 ч. Другие антисептики действуют тоже отсроченно, а некоторые практически не эффективны.
Факторы и механизмы туберкулезного процесса
Заражение. Чаще всего М. tuberculosis проникает в организм в составе мелкодисперсных аэрозолей. Для возбуждения конфликта с хозяином бактерии должны попасть в альвеолы. Это удается частицам диаметром 5—10 мкм; при более крупном размере они задерживаются в респираторном тракте и удаляются путем ретроградного мукоцилиарного транспорта. В альвеолах туберкулезная палочка поглощается резидентными (т.е. постоянно присутствующими здесь) макрофагами, взаимоотношения с которыми определяют дальнейшее развитие событий.
Взаимоотношения с макрофагами. Болезнетворность основана на способности микобактерий туберкулеза выживать и реплицироваться в макрофагах. Не случайно туберкулез относится к классическим внутримакрофагальным инфекциям. Склонность к внутримакрофагальной локализации наводит на противоречивые размышления. С одной стороны, это логично, если учесть 1) долгожительство мононуклеарных фагоцитов (это обеспечивает экологическую стабильность, необходимую медленно размножающимся микобактериям), 2) изоляцию от эффекторов гуморального иммунитета и 3) богатые пищевые ресурсы внутри клеток. В то же время нельзя не удивляться тому, что возбудитель выбирает биотоп, который из-за потенциальной опасности неприемлем для большинства микробов. Это одно из удивительных проявлений симбиоза — изощренного и во многом парадоксального.
Способы, благодаря которым внутримакрофагальные паразиты избегают уничтожения, связаны с ускользанием от гибельного воздействия фагоцитов. Главными условиями являются:
- незаметное (без активации макрофагов) проникновение в клетку;
- подавление образования фаголизосом или превращение их в зону, комфортную для бактерий;
- выход из фагосом в цитоплазму;
- устойчивость к антимикробным факторам или их инактивация;
- ослабление чувствительности макрофагов к активирующим сигналам Т-лимфоцитов;
- снижение антигенпредставляющей функции макрофагов и сопряженное с этим ослабление реакций цитотоксических Т-лимфоцитов, настроенных на уничтожение зараженных клеток.
В той или иной мере туберкулезная палочка использует каждый из этих механизмов.
Усредненная картина сводится к следующему. Туберкулезная палочка внедряется в макрофаги после связывания с поверхностью клеток. Главная роль принадлежит микозидам и липоарабиноманнану, которые напрямую воспринимаются клеточными рецепторами. Некоторые из таких рецепторов (например, рецепторы для маннозы) больше представлены на покоящихся (нестимулированных) клетках, а запускаемые через них сигналы не активируют (или слабо активируют) макрофаги. Поэтому фагоцитоз не сопровождается образованием таких мощных антимикробных факторов, как свободно-радикальные формы кислорода и оксид азота. Есть данные, что в большей степени это характерно для вирулентных штаммов М. tuberculosis, которые благодаря структурным особенностям липоарабиноманнана (наличие терминальных маннозных радикалов-кэпов) инициируют неагрессивный фагоцитоз. Авирулентные штаммы не столь коварны: они менее охотно взаимодействуют с маннозными рецепторами, теряя часть своего «инкогнито».
Выводы из модельных экспериментов (хотя и весьма изящных) нелегко проецировать на ситуации in vivo. В распознавание М. tuberculosis включаются и другие рецепторы макрофагов, в частности CD14, толльподобные рецепторы (TLR-1,2) и рецепторы для СЗ-фактора комплемента (CR1—CR3). В последнем случае, кроме прямых, имеют значение опосредованные реакции. Они возбуждаются производными СЗ-фактора, который фиксируется на поверхности бактерий. Этот механизм срабатывает без антител, т.е. через альтернативный механизм активации комплемента. Подспорьем для закрепления на клетках служит и высокая гидрофобность микобактерий, которая обеспечивает неспецифические (рецепторнезависимые) контакты с макрофагами.
Оказавшись внутри клеток, возбудитель приступает к очередным обезоруживающим акциям. Сначала туберкулезная палочка препятствует слиянию фагосом с лизосомами, где сконцентрирован основной запас антимикробных факторов. Этому способствуют защелачивание внутрифагосомальной среды аммонием, который продуцируется микобактериями, и миколовые кислоты, особенно сульфатиды, действующие благодаря высокому отрицательному заряду. Возможен более откровенный маневр: бактерии прорывают фагосомальную мембрану и выходят в цитоплазму, скрываясь здесь от биоцидных факторов. Скорее всего, это итог совместного действия сульфатидов и корд-фактора, образующих комплексы, токсичные для биомембран. В целом перегрузка микобактериальными липидами — нелегкое испытание для макрофага. Она чревата повреждением жизненно важных клеточных структур, которое может оказаться смертельным для клетки (цитолиз, апоптоз).
Но и внутри фаголизосом туберкулезные палочки не обречены на гибель. Благодаря мощной липидной оболочке, снискавшей им славу бронированных чудовищ, микобактерии малочувствительны к биоцидным началам фагоцитов. Их поверхностные гликолипиды (микозиды) сглаживают респираторный взрыв и инактивируют кислородные радикалы, аммоний защелачивает среду, блокируя активность лизосомальных ферментов, а сульфатиды нейтрализуют мембранотропные катионные пептиды. Кроме того, туберкулезная палочка продуцирует факторы с каталазной и пероксидазной активностями. Это повышает ее устойчивость к оксидантному стрессу.