Содержание
Подобно всем пиогенным бактериям, синегнойная палочка является внеклеточным патогеном, вызывая реакцию нейтрофилов и одновременно оказывая им сопротивление. От этого зависит весь ход событий, начало и итог синегнойной инфекции. Антифагоцитарными (антинейтрофильными) свойствами обладают капсулоподобный экзополисахарид, пили, липополисахарид наружной мембраны, фосфолипазы. Три главные протеазы синегнойной палочки (две эластазы и щелочная протеаза) вкупе обладают широким спектром протеолитической активности. Они разрушают эластин, коллаген, ламинин, иммуноглобулины, факторы комплемента (C1q, C3, С5), лизоцим секретов, белки роговицы, гамма-интерферон. Перевес бактерий (и соответственно неэффективность нейтрофилзависимого воспаления) ведет к стабилизации инфекции, усилению инвазивного процесса и интоксикации. Расщепление главных структурных компонентов соединительной ткани (эластина и коллагена) дестабилизирует ее основное вещество, нарушает межклеточные контакты и ведет к повреждению сосудов. Возникают кровоизлияния и, как следствие, некроз тканей, который, расширяя зону бактериальной инвазии, создает условия для гиперпродукции токсинов и общей интоксикации организма.
Широкий спектр экстрацеллюлярных ферментов синегнойной палочки включает два липолитических фермента — липазу и фосфолипазу С. Действуя вместе, они вызывают гемолиз — выделение провоспалительных медиаторов из тромбоцитов (лейкотриен B4 и другие эйкозаноиды), нейтрофилов (оксиданты, гидролазы) и базофилов (гистамин). Это усиливает и без того немалую флогогенность возбудителя.
Важнейший из токсинов синегнойной палочки — экзотоксин А. Механизм его действия аналогичен дифтерийному токсину (см. «Возбудитель дифтерии»). Он состоит из трех доменов, один из которых фиксируется альфа-2-макроглобулиновыми рецепторами клеток, второй обеспечивает транслокацию через плазматическую мембрану, а третий ингибирует синтез белка, блокируя рост пептидной цепи на рибосомах за счет инактивации (АДФ-рибозилирования) фактора элонгации-2 (EF-2). В активации токсина и мембранных рецепторов участвует фурин — представитель семейства клеточных протеиназ, физиологическим назначением которых является функционально значимая модификация (ограниченный протеолиз) белков-предшественников эукариотических клеток. При внутривенном введении животным (для мышей LD50 составляет 60—80 нг) токсин А вызывает поражение различных органов (гепатоцеллюлярный некроз, кровоизлияния в легкие, некротические изменения в почках), а при введении в кожу индуцирует эритематозный отек, который некротизируется в течение 2—3 дней. Это позволяет думать об участии токсина А в развитии инфекционного процесса, хотя признание за ним главных патогенетических функций сталкивается с противоречиями: 1) анатоксин, изготовленный на основе токсина А, не обеспечивает надежной защиты животных от синегнойной инфекции; 2) не все госпитальные штаммы синегнойной палочки секретируют токсин А; 3) антитоксическая терапия не дает убедительных результатов.
Синегнойная палочка выделяет два токсина, ExoS и ExoU, которые достигают клеток-мишеней через секрецию типа III. В этом случае белки непосредственно инъецируются при плотных адгезивных контактах из цитоплазмы бактерий в цитоплазму клетки; в свободном виде те же токсины неактивны. Обладая активностью АДФ-рибозилтрансфераз, ExoS реагирует с ГТФ-связывающими белками, которые контролируют передачу сигналов, участвующих в синтезе цитокинов и хемокинов. Это вызывает повышенную секрецию флогогенных медиаторов в организме, зараженном синегнойной палочкой. Полагают, что главной мишенью для токсина S являются нейтрофилы, которые в числе прочих эффектов лишаются способности мигрировать в зону инфекции. ExoU изучен меньше, но ясно, что он действует в основном на макрофаги. Каким образом токсин U убивает макрофаги, остается невыясненным. В целом, по сравнению с экзотоксином А, ExoS и ExoU обладают меньшей болезнетворностью и продуцируются ограниченным числом штаммов. К тому же максимум образования токсина S происходит не при 37°С, а при 30—32°С.
Экспрессия большинства (если не всех) факторов вирулентности неконститутивна, т.е. зависит от условий обитания и меняется в различные фазы роста. Например, протеазы лучше всего продуцируются в логарифмической и ранней стационарной фазах, когда плотность бактерий особенно высока. Этот феномен, в основе которого лежит регуляция экспрессии генов через систему аутотрансмиттеров, получил название «чувство кворума» — англ. quorum sensing.
Как и у всех грамотрицательных бактерий, в наружной мембране синегнойной палочки содержится липополисахарид, обладающий свойствами эндотоксина. При массивном поступлении в кровь он включается в развитие септического синдрома, которым нередко осложняется генерализованная синегнойная инфекция. В этом отношении синегнойная палочка повторяет другие грамотрицательные бактерии (прежде всего энтеробактерии), которые в современной клинике служат главной причиной сепсиса. Безусловно, эффект эндотоксина следует воспринимать не изолированно, а в сумме с другими факторами, тем более, что токсичность псевдомонадных липополисахаридов ниже, чем у других бактерий. Необходима обширная зона поражения (например, инфицированные ожоги), чтобы реакция на всасывание токсичных начал обрела характер каскадного септического процесса.
Мы прокомментировали два главных патогенетических механизма синегнойной инфекции — инвазию и интоксикацию. Это то, что определяет клинику, решая судьбу больного. Следует, однако, помнить, что реализация патогенетического потенциала исходно зависит от закрепления возбудителя во входных воротах инфекции. Синегнойная палочка не колонизирует здоровую кожу и слизистые оболочки, но при их физической деструкции или сопутствующей патологии такая возможность появляется. Синегнойная палочка обладает пилезависимыми и пиленезависимыми адгезинами. Они связываются с гликопротеинами соединительнотканного матрикса, которые обнажаются при повреждениях. Адгезию на слизистых оболочках обеспечивают пили и капсулоподобные экзополисахариды, обладающие сродством к муцинам, глико- и фосфолипидам мукоидного тракта.
Образующаяся биопленка вместе с нарушением мукоцилиарного транспорта объясняет высокий риск синегнойной инфекции респираторных органов при застойных явлениях в легких и муковисцидозе. От таких больных выделяются мукоидные штаммы, в изобилии секретирующие слизь. Иначе выглядит колонизация искусственных материалов: в этом случае преобладают немукоидные штаммы, которые, обладая более высокой гидрофобностью, лучше прилипают к пластиковой поверхности.
Следует отметить еще один факт. Как строгий аэроб, синегнойная палочка сильно зависит от железа, входящего в состав цитохромоксидаз. В конкуренции за ионы железа она использует различные механизмы, главным из которых является связывание и трансмембранный транспорт железа специальными белками (сидерофорами) — пиовердином и пиохелином. В организме они (особенно пиовердин) конкурируют с железосвязывающими белками хозяина — ферритином, трансферрином, лактоферрином и гемоглобином. О значении этого «соревнования» для развития синегнойной инфекции говорят наблюдения над болезнетворностью мутантных штаммов, дефектных по пиовердину. В отличие от диких двойников, они не опасны при заражении мышей в участки обожженной кожи, но обретают патогенность при введении с пиовердином.
Патология
В целом вирулентность синегнойной палочки определяется суммой факторов, которые неодинаково активны в разных фазах и при различных формах инфекционного процесса. И все-таки, в отличие от многих возбудителей пиогенной оппортунистической инфекции у нее просматриваются главные патогенетические атрибуты: мукоидное вещество (адгезия, резистентность), протеиназы (инвазия), экзотоксин А (интоксикация).