Патогенетическая микробиология

Адгезия. Наиболее общим понятием, характеризующим устойчивость к инфекции, является колонизационная резистентность — способность противостоять закреплению (адгезии) и размножению микробов в тканях.

Можно выделить два уровня колонизационной резистентности, которые необходимо преодолеть инвазивным бактериям. Один из них — первичная, или базисная резистентность. Ею в той или иной степени обладают все ткани, она предсуществует до внедрения возбудителя, носит пассивный характер и определяется суммой резидентных (гуморальных и клеточных) факторов, которые препятствуют адгезии микробов, обладают биостатической и биоцидной активностью. На втором уровне колонизационная резистентность носит реактивный характер. Она развивается в ответ на микробную инвазию, нацелена на ее ограничение, уничтожение инфекта и восстановление местного гомеостаза. Эффекторы концентрируются в зоне поражения благодаря воспалительной реакции, которая выступает в роли аварийного рычага антиинвазивной защиты. Именно в очаге воспаления достигается функциональная стыковка гуморальных и клеточных механизмов антимикробного иммунитета, неспецифических и специфических факторов защиты. При пиогенных инвазиях центральное место принадлежит нейтрофилам, хотя их реакции — лишь вершина событий, инициирующих и развивающих воспалительный процесс.

На основе этих общих замечаний проанализируем свойства золотистого стафилококка, которые имеют отношение к патогенезу пиогенных инвазий. Пожалуй, ни один из видов бактерий не может конкурировать с ним по числу факторов с потенциальной болезнетворностью. Это отражает сложность патогенеза стафилококковых инфекций и обусловливает стремление отыскать истинную причину их многообразия.

Желание понять главное вполне естественно, но формальное перечисление микробных факторов вирулентности (особенно в приложении к условно-патогенным бактериям) оправдано лишь в дидактических целях. Следует помнить, что патогенность/вирулентность — поливалентный признак, реально раскрывающийся лишь в диалектике инфекционного процесса.

Необходимо отметить, что S. aureus обладает сложным набором поверхностных белков-адгезинов, которые обеспечивают его прикрепление к различным биологическим субстратам. Они связываются с муцином слизистых оболочек, протеогликанами соединительной ткани и эндотелиоцитов, фиксируются на белках экстрацеллюлярного матрикса (коллагене, фибронектине, ламинине, костном сиалопротеине), рецептируют растворимые фибронектин, витронектин, фибриноген и другие сывороточные белки. В сочетании с транскрипционной регуляцией адгезинов и связанной с ней адаптивной (фазовой) изменчивостью адгезивных свойств это объясняет почти неограниченные возможности золотистого стафилококка в колонизации тканей хозяина.

Липаза (лецитовителлаза). Как уже говорилось, S. aureus чаще всего вызывает абсцедирование кожи, проникая в ее придатки. Следует отметить два свойства, которые определяют способность золотистого стафилококка внедряться в волосяные фолликулы, сальные и потовые железы и персистировать в них. Во-первых, он обладает мощной липазной активностью, позволяющей разрушать сальную пробку в устье волосяного мешочка, получая одновременно продукты питания. Во-вторых, он устойчив к высоким концентрациям хлорида натрия и жирным кислотам, что обеспечивает выживание в секретах потовых и сальных желез. Жирные кислоты, которые образуются при бактериальном расщеплении нейтральных жиров, холестерина и других липидов, усиливают воспалительную реакцию на микробную инвазию. Получая развитие, она переходит в патологический процесс — очаг гнойного воспаления.

Капсула. Стабилизация, а тем более эволюция инфекции зависит от микробных факторов, оказывающих сопротивление фагоцитозу. Они срабатывают на уровне прямых контактов с фагоцитами, блокируют опсонины, повреждают фагоцитирующие клетки, способствуют выживанию внутри фагоцитов. Антифагоцитарные факторы золотистого стафилококка приведены в табл. 2. Некоторые из них дополнительно прокомментированы ниже.

Способностью к образованию капсулы обладают большинство штаммов золотистого стафилококка, хотя в классическом (заметном при микроскопии) виде она встречается редко. Описано 11 серотипов капсульного полисахарида. Из них лишь серотипы 1 и 2 имеют обильную капсулу, которая проявляется при исследовании колоний (слизистая консистенция). Заметим, что они редко выделяются при клинической патологии.

Т а б л и ц а 2. Факторы инвазии S. aureus

Фактор	Эффект
Капсула (немногие штаммы)	Подавление взаимодействия с фагоцитами
Капсулоподобный экзополисахарид (более 90% штаммов)	То же
Коагулаза	Образование сгустков фибрина, препятствующих фагоцитозу (псевдокапсула)
Хлопьеобразующий фактор	То же
Стафилолизины (гемолизины): альфа-токсин бета-токсин гамма-токсин дельта-токсин	Лизис нейтрофилов и макрофагов То же -«- -«-
Лейкоцидин (2—3% штаммов)	Лизис нейтрофилов
Каталаза	Подавление миелопероксидазной активности (разрушение перекиси водорода)
Каротиноидные пигменты	Инактивация бактерицидных форм кислорода
Антифагин (природа неизвестна)	Подавление взаимодействия с нейтрофилами (механизм не известен)
Белок А	Подавление опсонической активности антител (экранирование Fc-фрагмента IgG)
Липаза (лецитовителлаза)	Разрушение жировой пробки в устье волосяных фолликулов
Пептидогликан	Устойчивость к лизоциму
Гиалуронидаза	Расширение зоны инфекции за счет разрушения соединительной ткани
Стафилокиназа	Разрушение фибриновых сгустков с образованием инфицированных микротромбов
Коллагеназа	Повышение проницаемости тканей за счет разрушения коллагена
Дезоксирибонуклеаза	Расщепление ДНК, разжижение гноя
Устойчивость к высоким концентрациям хлорида натрия и жирным кислотам	Размножение в потовых и сальных железах

Инкапсулированные штаммы резистентны к фагоцитозу и легко убивают мышей при внутрибрюшинном введении; предварительная иммунизация убитой вакциной из капсульного штамма защищает от смертельной инфекции. Однако, учитывая ограниченное распространение, капсулу нельзя считать универсальным фактором патогенности S. aureus, хотя генетически закрепленная готовность к капсулообразованию позволяет думать о возможности проявления этого признака в условиях естественной инфекции.

Коагулаза. Все штаммы золотистого стафилококка обладают почти уникальной способностью индуцировать образование фибрина, свертывая плазму. Плазмокоагулирующая активность — главный видовой признак S. aureus, который отлично коррелирует с вирулентностью и продукцией других факторов патогенности. Коагулаза действует на протромбин с образованием тромбиноподобного комплекса, который переводит фибриноген в фибрин. Реакция не зависит от Са²⁺, а потому происходит в хелатированной (например, цитратной) плазме.

Кроме секретируемой коагулазы, золотистый стафилококк обладает еще одним фибринпродуцирующим эффектом: он зависит от хлопьеобразующего фактора. Такого рода «связанная» коагулаза кроме механизма действия отличается от «свободной» по антигенной специфичности. Фиксируя из плазмы мономеры фибрина, хлопьеобразующий фактор вызывает агрегацию бактерий, подобную агглюцитации.

В обоих случаях сгусток фибрина, обволакивающий бактерии, создает подобие капсулы (псевдокапсулы), повышая устойчивость к фагоцитозу и бактерицидным факторам сыворотки.

Стафилолизины (гемолизины). Золотистый стафилококк продуцирует факторы, которые разрушают эритроциты, определяя один из характерных культуральных признаков S. aureus — прозрачную зону гемолиза вокруг колоний на кровяных средах (см. рис. 2). Они различаются по антигенным, физико-химическим свойствам, степени токсичности, лизируют эритроциты разных видов животных. Важно понимать, что эритроциты (и соответственно, гемолиз) — лишь удобный индикатор для выявления гемолизинов. На самом же деле они повреждают многие клетки, включая фагоциты. Этим объясняется их общая токсичность и, в частности, антифагоцитарная активность. Отсюда другие термины — стафилолизины или просто — токсины.

Дифференцируют четыре разновидности такого рода факторов: альфа-, бета-, гамма- и дельта-токсины/стафилолизины/гемолизины. Патогенетически наиболее важен альфа-токсин. Он связывается мембранными ганглиозидами, действуя как детергент, запускающий образование пор в зоне рецепции. Вслед за повышением проницаемости плазматической мембраны следует усиление трансмембранного потока ионов, которые (прежде всего Са²⁺) извращают внутриклеточный гомеостаз, приводя клетки к гибели. Спектр мишеней, поражаемых альфа-токсином, многообразен. Он повреждает лейкоциты, макрофаги, тромбоциты, тучные клетки, фибробласты, миоциты, гепатоциты, эндотелиоциты и др. При внутрикожном введении альфа-токсин вызывает некроз, а при внутривенных инъекциях оказывает токсическое действие на центральную нервную систему, миокард, паренхиматозные органы, сосуды, надпочечники и пр. Вместе с тем, результаты модельных экспериментов на животных нельзя безоговорочно переносить в клинику. Развитие стафилококковой инфекции часто не совпадает с динамикой антитоксического (в частности, альфа-антитоксического) иммунитета. Нередко выздоровление наступает вне всякой связи с накоплением антитоксических антител, а их высокий уровень в крови не гарантирует благополучного исхода патологического процесса. То же самое можно сказать о действии других гемолизинов: их значение в развитии стафилококковой болезни остается неясным.

Лейкоцидин (Panton—Valenine Leukocidin). Этот фактор продуцируется всего 2—3% штаммов S.aureus. Он действует как АДФ-рибозилаза на ферменты фосфолипидного метаболизма клеточных мембран, в том числе нейтрофилов (отсюда название). Это повышает проницаемость плазматической мембраны для Са²⁺, что ведет к каскаду вторичных эффектов, заканчивающихся гибелью клеток; в среде без Са²⁺ лейкоцидин не активен.