Стафилококк моноциты повышены

Атопический дерматит (АД) представляет собой мультифакторное хроническое воспалительное заболевание кожи, которое начинается в раннем детском возрасте и может сохраняться во взрослой жизни со значительным ущербом для качества жизни [15, 57]. Распространенность АД за последние три десятилетия в промышленно развитых странах увеличилась [37, 53]. В патогенезе заболевания играют значительную роль как генетические, так и экологические факторы, определяющие тяжесть дерматоза [5]. Патогенез АД включает в себя сложное взаимодействие между генетическим фоном, функциональными нарушениями кожного барьера, дисфункцией врожденного и адаптивного, гуморального и клеточного иммунитета [43, 52].

Основным осложняющим фактором течения АД является наличие патогенных микроорганизмов на поверхности кожи пациентов. Дефекты иммунной системы и нарушение функции кожного барьера приводят к увеличению проникновения аллергенов через кожу и повышают восприимчивость к инфекционным агентам [3, 39].

Роговой слой эпидермиса является барьером, препятствующим проникновению микроорганизмов, сохраняющим влагу и питательные вещества в дерме. Здоровая, сухая кожа с кислым pH является неоптимальной средой для роста микроорганизмов. Свободные жирные кислоты, образующиеся в процессе ороговения клеток эпидермиса, способствуют поддержанию кислой среды (рН 5) кожи. Кожа ‒ непрерывно самообновляющийся орган – в результате терминальной дифференцировки постоянно отторгаются чешуйки с ее поверхности, что препятствует бактериальной колонизации. Несмотря на это, на 1 см2 кожи и её придатках обитает до 1 миллиарда бактерий, относящихся как к резидентной микрофлоре, так и транзиторной [28, 31]. Резидентные и транзиторные микроорганизмы не являются патогенными при нормальных условиях и составляют естественную биопленку кожи. Микрофлора кожи оказывает как прямое, так и косвенное воздействие на патогенные бактерии, попадающие на ее поверхность. Микроорганизмы-комменсалы производят антимикробные вещества, такие как бактериоцин и токсичные метаболиты, которые непосредственно подавляют патогенные микроорганизмы. Кроме того, микроорганизмы-комменсалы конкурируют с патогенными микроорганизмами за питательные вещества, нишу и рецепторы – этот процесс известен как бактериальный конфликт. Например, Staphylococcus epidermidis ‒ один из основных микроорганизмов на здоровой человеческой коже, который связывается с рецепторами кератиноцитов, блокируя присоединение к ним S. aureus. Микрофлора кожных покровов также косвенно влияет на патогенные микроорганизмы, стимулируя иммунную систему, усиливая выработку антител, повышая производство цитокинов и стимулируя процесс фагоцитоза [21, 31]. Грамположительные аэробные бактерии: коагулазонегативные стафилококки (Staphylococcus epidermidis, Staphylococcus hominis, Staphylococcus haemolyticus), стрептококки и микрококки обычно заселяют открытые участки кожи, в то время как грамположительные анаэробные бактерии, как правило, присутствуют в области кожных складок. Грамотрицательные бактерии на здоровой коже встречаются редко [31, 50]. Недавние исследования показывают, что проницаемость кожного барьера и нарушение антимикробной функции имеют общие структурные и биохимические механизмы, и они взаимозависимы [7, 32, 46].

S. aureus играет важную роль в патогенезе АД [2, 30], является грамположительным кокком, факультативным анаэробом, имеющим широкий спектр клеточных структур и факторов вирулентности; не относится к нормальной микрофлоре кожи, но может временно колонизировать кожу больных АД, полость носа, область промежности [31, 37]. При этом полость носа представляет собой основной резервуар для обсеменения S. aureus кожи и слизистых оболочек. При острых экссудативных изменениях кожи очаги поражения могут содержать более 10 миллионов патогенных микроорганизмов на квадратный сантиметр [24, 35].

Можно выделить следующие факторы, значимые для колонизации S. aureus на коже больных АД:

1. Нарушение эпидермального барьера. Установлена связь между развитием АД и наличием мутаций в гене, кодирующем филаггрин (ключевой белок в конечной дифференциации клеток кожи, участвующих в формировании барьера кожи) [17, 38, 52].

2. Смещение рН в щелочную сторону за счет нарушений в структуре гидролипидной мантии кожи [38, 50].

3. Снижение количества церамидов, свободных жирных кислот и липидов на поверхности атопической кожи [13, 35]. Изменение состава липидов рогового слоя является основным дефектом при АД, который обусловливает ксероз кожи и приводит к повышению ее проницаемости для аллергенов и раздражителей. Церамиды удерживают молекулы воды в межклеточном пространстве рогового слоя, а барьерная функция этих сложных структур обеспечивается матрицей структурных белков, которые связаны с церамидами. В результате чего, даже непораженная кожа больных АД характеризуется сухостью и нарушением барьерной функции рогового слоя, о чем свидетельствует повышение показателей трансэпидермальной потери воды [7, 17].

4. Врожденные и приобретенные иммунодефициты [38, 52].

5. Активация факторов адгезии, присутствующих на поверхности бактериальной клетки S. aureus, к кератиноцитам и их связь с рецепторами клеток [20, 38].

6. Низкий уровень иммуноглобулина А в потовых железах секреции [38].

7. Барьерная функция кожи реализуется не только через физические, но и через химические аспекты. Дефицит природных антимикробных пептидов (АМП) (кателицидина, β-дефенсина-2 и дермицидина) может провоцировать восприимчивость пациентов с АД к инфекциям, вызванными S. aureus. В коже человека основными источниками продукции АМП являются кератиноциты, тучные клетки, нейтрофилы и себоциты. Многие из них усиливают свою активность в кератиноцитах при контакте с микроорганизмами или продуктами их жизнедеятельности [21, 23, 46]. Однако доказано, что в коже больных АД снижено количество эндогенных АМП, что тем самым и способствует усиленной колонизации S. аureus [20, 23, 52].

Таким образом, нарушение барьерной функции кожи само по себе предрасполагает к присоединению вторичной инфекции, и, наоборот, патогенное микробное обсеменение/инфекция еще более усиливает нарушение кожного барьера [17]. Нарушения эпидермиса у больных АД повышают вероятность абсорбции антигенов в кожу, создавая порочный круг, который приводит к дальнейшей активации иммунной системы и поддержанию хронического воспаления [3, 17].

При проведении бактериологического обследования S. aureus выделяется с кожи у 80–100 % больных АД, в том числе и не имеющих клинических проявлений заболевания [2, 7 13]. Являясь условно-патогенным микроорганизмом, он может культивироваться с неповрежденной кожи у значительного числа пациентов с АД [27, 37]. Скорость бактериальной колонизации выше во время обострений, чем в период ремиссии и коррелирует с тяжестью поражения кожи [18, 22], а степень колонизации S. aureus на поврежденной коже больше, чем на неповрежденной коже [22, 38]. Степень колонизации (на коже и др. локализациях) S. aureusу пациентов с АД также коррелирует с уровнем общего и специфических IgE, уровнем эозинофилов периферической крови [38, 42]. Взаимосвязь между тяжестью заболевания, численностью колоний S. aureus, выделенных с кожи больных, а также наличие специфических IgE к энтеротоксинам свидетельствуют о влиянии этого микроорганизма на течение АД [1]. В исследовании K. Reginald (2011) у трети пациентов выявлено наличие специфических IgE к белкам S. aureus, но не найдено взаимосвязи между уровнем общего IgE и специфического IgE к данному микроорганизму [44]. Чаще специфические антитела присутствуют у пациентов с умеренной и тяжелой степенью АД [14, 38].

Увеличение колонизации S. aureus может быть связано с наличием рецепторов на клеточной стенке бактерии (адгезинов) для фибронектина и фибриногена, которые обнаруживаются на поврежденной коже у больных АД [20]. S. aureus присоединяется к клеткам эпидермиса хозяина через поверхностные рецепторы, которые чувствительны к тейхоевой кислоте [31]. Бактериальные клетки, которые прочно прикрепляются к верхней поверхности корнеоцитов, могут проникать через межклеточные пространства рогового слоя эпидермиса, образуя биопленку из волокон фибрина и гликокаликса. Биопленки имеют важное значение для адгезии S. aureus на кожу и устойчивости к антимикробным агентам [26, 27].

Способность S. aureus вызывать заболевания человека зависит не только от производства на поверхности клеточной стенки возбудителя адгезинов, но и выработки антифагоцитарных факторов и экзотоксинов. Существуют более 20 различных стафилококковых энтеротоксинов, и лишь немногие из них были подробно изучены. Наибольшее количество работ посвящено изучению стафилококковых энтеротоксинов серотипов А-Е (SEA-SEE) и SEG-SEQ [41, 48].

К классическим стафилококковым энтеротоксинам относят энтеротоксины (SE), SEB, SEC, SED и TSST-1, вызывающие синдром токсического шока. Наиболее значимую роль отводят стафилококковому энтеротоксину А (SEA), стафилококковому энтеротоксину В (SEB) и токсину синдрома токсического шока-1 (TSST-1) [35, 36]. Эти токсины, продуцируемые стафилококковыми бактериями, выступают в качестве суперантигенов (SsAgs), выделяемых 80,0 % штаммов S. aureus, полученных от больных АД [37, 41]. Ss Ags являются белками, характеризующимися большой молекулярной массой. Они вызывают воспалительные реакции в коже, в том числе за счет активации моноцитов и лимфоцитов, которые в ответ на это производят ряд воспалительных цитокинов. Это связано с тем, что Ss Ags реагируют только с короткой переменной части Т-клеточных рецепторов (T-cell receptor – TCR) в β-цепи. Стоит также отметить, что Ss Ags вносят вклад в создание устойчивости к терапии глюкокортикостероидами через воздействие на Т-клетки, обусловливая низкую эффективность этих препаратов [30, 38, 56]. Штаммы S. aureus, полученные от больных со стероид-устойчивыми формами АД, показали способность производить большое количество SsAgs в организме. SsAgs активирует Т-лимфоциты, что, в свою очередь, ведет к последующему запуску синтеза провосполительных цитокинов, которые усиливают и продлевают длительность воспаления в коже и не отвечают на иммунодепрессивные эффекты кортикостероидов [30, 41, 48].

Более 50,0 % S. aureus обладают способностью вырабатывать энтеротоксины, причем один штамм может продуцировать сразу несколько типов энтеротоксинов [5]. Не выявлено четкой связи между колонизацией конкретного штамма S. aureus на коже и производством конкретных энтеротоксинов. Однако наличие экзотоксин-продуцирующих штаммов S. aureus определяет более тяжелое течение АД, высокие показатели IgE, более выраженные клинические проявления (увеличение суммы баллов по шкале SCORAD) [4,5, 38].

SsAgs также могут воздействовать на другие типы клеток, такие как эозинофилы, клетки Лангерганса, макрофаги и кератиноциты. Кроме того, у пациентов с АД Ss Ags могут функционировать как аллергены, на которые базофилами вырабатываются специфические антитела IgE. Базофилы, в свою очередь, под действием этих токсинов вырабатывают гистамин, т.е. SsAgs индуцируют дегрануляцию тучных клеток после проникновения через эпидермальный барьер и способствуют возникновению зуда и острых воспалительных явлений, а также участвуют в хроническом воспалении кожи при АД [14, 38].

Еще одним белком, вырабатываемым S. аureus, является альфа-токсин (α–токсин), который тоже обладает воспалительным эффектом. При низких концентрациях α–токсин – мощный стимулятор продукции цитокинов. При высоких концентрациях α–токсин может привести к некрозу в клетках, образуя мелкие поры (от 1 до 2 нм в диаметре) в клеточных мембранах. Доказано, что α-токсин вырабатывается 30,0 % штаммов S. аureus, изолированных от больных АД. Кроме индукции пролиферации Т-лимфоцитов, α-токсин может способствовать нарушению эпидермального барьера путем повреждения кератиноцитов [51, 55].

Иммунный ответ при АД можно разделить на две фазы – острую и хроническую. Острое воспаление характеризуется повышенной активностью Th2 ответа: экспрессией интерлейкинов (IL)-4, IL-5 и IL-13, снижением выработки интерферона (IFN) γ и повышением уровня общего и специфического IgE. В противоположность этому хроническое воспаление характеризуется повышенной активностью Th1-ответа, который включает увеличение производства IL-12 макрофагами и эозинофилами, а также повышение уровня маркеров хронического воспаления кожи, таких как IL-5, IL-8 и IFN-гамма (гамма-интерферон). Противовоспалительные цитокины IL-4 и IL-13 совместно с IL-5 стимулируют производство IgE и миграцию эозинофилов в очаг воспаления [19]. В последнее время была описана роль новых цитокинов, включая IL-16, IL-17, IL-21, IL-22, IL-23, IL-27, IL-31, IL-33, IL-35 и тимуса стромального лимфопоэтина (TSLP) в иммунопатогенезе АД [19, 25, 29, 33, 34, 49].

SsAgs и α-токсин в естественных условиях способны индуцировать синтез IL-31 у пациентов с АД и увеличивать число рецепторов для этого цитокина на моноцитах, макрофагах и дендритных клетках [38]. Cтимуляция рецепторов гистамина 4-го типа, расположенных на CD4+– лимфоцитах (преимущественно Th2 субпопуляции), также может привести к увеличению секреции IL-31 у пациентов с АД. IL-31 является цитокином, который продуцируется Т-лимфоцитами и относится к семейству IL-6. Этот цитокин, вероятно, может играть важную роль в развитии воспаления (через повышенный синтез IL-1β, IL-6, IL-18 моноцитами и макрофагами), а также в патогенезе зуда путем связывания IL-31 с рецепторами клеток чувствительных нервов. Кроме того, IL-31 стимулирует экспрессию некоторых хемокинов (CCL17, CCL22, CCL1) [38, 49]. В дополнение к этому отмечено, что α-токсин также может подавлять индукцию IL-17 [33].

При АД IL-22-продуцирующие клетки накапливаются в коже и их количество коррелирует с тяжестью заболевания. IL-22 (семейство IL-10) также известен как IL-10-подобный T-клеточный индуцибельный фактор (Interleikin T-cellular indutsibelny factor – IL-TIF). Продуцируется IL-22 синовиальными фибробластами и макрофагами и стимулирует продукцию провоспалительных цитокинов и дефензинов в кератиноцитах человека [34]. Повышение продукции IL-22 в коже стафилококковыми экзотоксинами частично объясняет, как колонизация S. aureus может способствовать хроническому воспалению в коже при АД [53].

Потенциальным медиатором, который может ухудшить течение АД, является липотейхоевая кислота (LipoteichoicAcid – LTA), которая может действовать как агонист для Толл-подобных рецепторов 2-го типа (Toll-likereceptor 2 – TLR 2), а также на рецепторы фактора активации тромбоцитов (Platelet-ActivatingFactorReceptor – PAF-R). Toll-подобные рецепторы являются одним из наиболее важных представителей семейства сигнальных (pattern recognition receptors – PRRs), имеют важное значение для нашей иммунной защиты против микробных инфекций, активируют клеточный иммунитет [51, 54]. Известно 13 толл-подобных рецепторов млекопитающих, обозначаемых аббревиатурами от TLR1 до TLR13, которые связывают различные лиганды и продуцируются в организме различными типами клеток. У человека существуют 10 толл-подобных рецепторов. TLR экспрессируются на мембранах врожденных иммунных клеток (дендритных клетках, макрофагах, естественных киллерах), адаптивных клеток иммунитета (Т- и В-лимфоцитах) и не иммунных клетках (эпителиальных и эндотелиальных клеток). Толл-подобные рецепторы, распознающие структуры клеточной стенки бактерий (TLR1, TLR2, TLR4, TLR5 и TLR 6), экспрессируются преимущественно на поверхности клетки, в то время как TLR 3, 7, 8 и 9, способные связываться с нуклеиновыми кислотами, располагаются внутриклеточно на поверхности эндосом. Распознавание пептидогликана TLR 2 на тучных клетках вызывает их дегрануляцию, что усиливает воспалительные изменения в тканях и может запускать аллергический процесс без участия IgE и аллергена [40].

Комплекс TLR 1 и TLR 2 распознает различные микробные компоненты, такие как пептидогликан грамположительных и грамотрицательных бактерий. TLR 2 имеет решающее значение для защиты от нескольких бактериальных инфекций, в том числе вызванных золотистым стафилококком. Было показано, что TLR 2 очень чувствительны к стафилококковой инфекции [10, 13, 40]

Липотейхоевая кислота является компонентом клеточной стенки грамм (+) бактерий, в том числе S. aureus, что может способствовать связыванию их с TLR 2 [38]. Последние исследования, проведенные J.B. Travers (2010), продемонстрировали, что LTA может способствовать воспалительному процессу в коже больных АД. Это было подтверждено результатами экспериментов, проведенных на мышах: аппликации LTA на поверхность кожи животных привели к развитию типичных поражений, характерных для АД. Было также отмечено, что внутрикожные инъекции LTA вызывали увеличение экспрессии м-РНК для некоторых цитокинов, таких как TLF-α, IL-6 и IL-8 [45, 51]. При этом количество LTA и провоспалительных цитокинов взаимосвязано с количеством бактерий S. аureus, найденных на поражениях участках кожи при АД, и выраженностью воспаления, определяемого клинически [14, 51].

Резистентность к противомикробным препаратам растет почти так же быстро, как разработка новых средств для борьбы с инфекцией. Местное применение антибактериальных и дезинфицирующих средств и системные антибактериальные препараты могут устранить бактериальные инфекции, но длительное их применение повышает риск формирования резистентных штаммов возбудителей [20, 27].

Определение чувствительности S. aureus к противомикробным препаратам должно регулярно выполняться до начала терапии, если это необходимо, чтобы найти различия в резистентности штаммов, полученных из разных участков кожи (пораженных и не пораженных) у больных АД [11, 50].

Метициллин-резистентные штаммы S. aureus (Methicillin-Resistant Staphylococcusaureus-MRSA) становятся все более распространенными у пациентов с АД, и было высказано предположение, что эти пациенты являются резервуаром для устойчивых видов стафилококков [4, 14]. Штаммы MRSA несут в себе mec A-ген, который отличает их от метициллин-чувствительных штаммов S. aureus (Methicillin-Sensitive Staphylococcusaureus – MSSA) тем самым обусловливая свою мультиустойчивость [16, 47]. MRSA устойчивы ко всем доступным пенициллинам и другим β-лактамным антибактериальным препаратам (пенициллины, цефалоспорины, карбопенемы). Кроме того, инфекции, вызванные MRSA, труднее поддаются лечению, чем вызванные MSSA [8]. Было установлено, что антибактериальные препараты, тормозящее синтез белка, могут подавить производство Ss Ags. С другой стороны, продукция Ss Ags не может подавляться антибактериальными препаратами, которые угнетают синтез клеточной оболочки или синтез нуклеиновой кислоты [9]. Существует относительно небольшое число антибактериальных препаратов для лечения инфекций MRSA [8], при этом в последнее время отмечается появление MRSA, устойчивых и к ним [8, 9, 11, 16, 47].

Таким образом, данные литературы свидетельствуют о высокой частоте возникновения вторичных бактериальных осложнений АД как у детей, так и у взрослых, нарастающей резистентности возбудителей. Огромное значение в клинической практике приобретает разработка средств элиминации патогенных возбудителей с кожи больных АД. Указанные положения требуют дальнейших исследований вопросов этиологии, диагностики и антибактериальной чувствительности возбудителей вторичных пиогенных осложнений АД, что необходимо для совершенствования технологий лечения и поиска новых системных и топических средств терапии дерматоза.

Рецензенты:

Недавно американские биохимики смогли разгадать одну из самых сложных загадок, которые загадывает людям золотистый стафилококк, пренеприятнейший и опаснейший для человечества микроорганизм. Ученые выяснили, каким образом он может нейтрализовать действия иммунных клеток. Оказалось, что бактерия использует для этого их же собственное оружие.

Одной из самых опасных для человечества болезнетворных бактерий является золотистый стафилококк (Staphylococcus aureus), постоянными носителями которого являются около 20 процентов населения Земного шара — он может достаточно долго сохраняться на кожных покровах и слизистых оболочках верхних дыхательных путей человека. Этот микроорганизм вызывает целый ряд заболеваний, начиная от кожных раздражений и фурункулов, и заканчивая такими опасными болезнями как пневмония, менингит, остеомиелит, эндокардит, инфекционно-токсический шок и сепсис. Однако самое опасное в нем то, что стафилококк не только весьма устойчив к действию антибиотиков (что происходит от способности бактерии быстро мутировать в "нужном направлении"), но и нечуствителен к "атакам" со стороны иммунных клеток человека.

Вообще, когда наблюдали за поведением этой бактерии в живом организме, то создавалось впечатление, что наши клетки-защитники смертельно боятся стафилококка. Обычно вокруг патогенного микроорганизма после попадания его в тело человека сразу же собираются стройные ряды тех, кто защищает наше здоровье. Причем первыми подходят клетки, известные как нейтрофилы — в их задачу входит задержать "нарушителя" до тех пор, пока не появится "тяжелая артиллерия" в виде макрофагов-моноцитов. Именно они-то и уничтожают носителя инфекции.

Однако, в случае со стафилококком, заключительного этапа данной "операции" почему-то не происходит — макрофаги совсем не стремятся приблизится к зловредному микроорганизму, словно он чем-то отпугивает их. Но что это может быть? Недавно группе ученых из медицинского центра Чикагского университета (США), которой руководил профессор Олаф Шнеевинд, удалось выяснить, каким именно образом стафилококку удается успешно отражать атаки иммунных клеток. И самым интересным оказалось то, что микроорганизм побеждает своих противников, используя их собственное оружие.

Сначала исследователи выяснили, что среди всех штаммов S. aureus имеется один, содержащий мутацию генов, кодирующих ферменты под названием стафилококковая нуклеаза и аденозинсинтетаза. Оба этих белка нужны для того, чтобы разрушать нуклеиновые кислоты (например, наследственное вещество вирусов-бактериофагов, что проникают в бактериальную клетку). После ряда экспериментов выяснилось, что именно особи этого мутантного штамма наиболее эффективно "отбивают" атаки макрофагов. Ученых заинтересовал один вопрос — не могут ли быть связаны данные мутации со способностью бактерий противостоять действиям клеток-защитников?

Оказалось, что связь между двумя этими явлениями действительно имеется. Как было сказано выше, сначала на пути инфекционного агента всегда встают клетки-нейтрофилы, которые, обнаружив "нарушителя", начинают выбрасывать из своих ядер собственное ДНК во внешнюю среду (сами они при этом погибают). Эта ДНК собирается в структуру, напоминающую сложную сеть, в которой и запутывается бактерия. Таким образом нейтрофилам ценой собственной жизни уудается задержать патогенный микроорганизм до того момента, когда к нему приблизятся макрофаги и убьют его.

Так вот, проведенные группой Шнеевинда эксперименты с нормальными и мутантными штаммами стафилококков показали, что когда макрофаги подходили к запутавшимся в ДНК-овой сети бактериям, то, в том случае, если это был мутант, они просто… погибали. Более подробное изучение ситуации показало, что микроорганизмы убивали их каким-то токсином — у погибших макрофагов были все признаки клеточного "отравления". Но откуда стафилококки брали этот яд? Оказывается, они с помощью модифицированных ферментов стафилококковой нуклеазы и аденозинсинтетазы превращали компоненты нитей нейтрофильной ловушки в вещество под названием 2'-дезоксиаденозин, который смертельно опасен для макрофагов.

Таким образом, стафилококк научился бороться с защитными клетками, используя их же собственное оружие. Именно поэтому в последнее время этот микроорганизм стал практически неуязвимым для человеческого иммунитета. И сразу же стало ясно, что прежняя стратегия борьбы с этим вредителем была совершенно не рациональной — она как раз подразумевала то, что если больной стафилококковой инфекцией будет принимать лекарства, стимулирующие иммунитет, то он сможет справится со стафилококком (эта стратегия была избрана после появления у стафилококка штаммов вроде MRSA, которые не чувствительны к действию антибиотиков). Но после открытия ученых из группы профессора Шнеевинда стало ясно, что этим микроорганизм не остановить — сколько не стимулируй иммунитет, он все равно взломает "линию обороны" клеток защитников.

Впрочем, авторы работы уверены в том, что отчаиваться не следует — нужно просто пересмотреть саму стратегию. Хотя с их точки зрения, справиться с вышеописанной особенностью бактерии, которая позволяет ей избавляться от макрофагов, будет непросто: если начать создавать препараты, блокирующие действия "мутантных" бактериальных ферментов и дезоксиаденозина, то есть риск того, что эти лекарства смогут повредить и человеческому организму. Однако все-таки, по мнению биохимиков, разработать такое вещество, которое смогло бы и бактерию ее оружия лишить, и больному хуже не сделать, все-таки возможно…

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"

Автореферат диссертации по медицине на тему Влияние факторов персистенции золотистого стафилококка на хемотаксическую активность нейтрофилов и иммунологические показатели периферической крови у пациентов с дисбактериозом кишечника, ассоциированным с S. Aureus

На правах рукописи

ГОРОДЕЧЫЫЙ Павел Петрович

ВЛИЯНИЕ ФАКТОРОВ ПЕРСИСТЕНЦИИ ЗОЛОТИСТОГО СТАФИЛОКОККА НА ХЕМОТАКСИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ НЕЙТРОФИЛОВ И ИММУНОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПЕРИФЕРИЧЕСКОЙ КРОВИ У ПАЦИЕНТОВ С ДИСБАКТЕРИОЗОМ КИШЕЧНИКА, АССОЦИИРОВАННЫМ С 8.АШЕШ

14 00 36 - аллергология и иммунология 03 00 07 - микробиология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

доктор медицинских наук,

профессор Зурочка Александр Владимирович

доктор медицинских наук Гриценко Виктор Александрович

доктор медицинских наук,

профессор Сашенков Сергей Львович

доктор медицинских наук Брудастов Юрий Авенирович

Государственное учреждение "Институт экологии и генетики микроорганизмов Уральского отделения Российской академии наук" г Пермь

диссертационного совета Д 208 117 03 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Челябинская государственная медицинская академия Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию РФ" по адресу 454092, г Челябинск, ул Воровского, 64

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Челябинская государственная медицинская академия Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию РФ "

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор медицинских наук, профессор Телешева Л Ф

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Изучение микроэкологии человека относится к одному из наиболее актуальных направлений медицинской науки и практики Сегодня можно уверенно говорить, что нет ни одной функции организма, на которую прямо или косвенно не влияло бы состояние микробиоценоза человека (Бондаренко В М , Мацулевич Т В, 2007) В этой связи активно обсуждается роль нарушений микробиоценоза в патогенезе широкого круга заболеваний человека (Кулагина Е П, 1995, Бухарин О В и соавт, 2005) При этом наибольшее клиническое значение, безусловно, имеют микроэкологические нарушения кишечника (дисбакгериоз кишечника как клинико-лабо-раторный синдром), приводящие к различным негативным последствиям Многочисленные данные свидетельствуют о вовлеченности дисбиотических изменений кишечной флоры в патогенез целого ряда заболеваний, таких как синдром раздраженной кишки, ишемическая болезнь сердца, атеросклероз, ожирение, дислипопрогеидемии, онкопатология различной локализации, ан-лергопатология, поражения кожи и другие заболевания, ассоциированные с нарушением функционирования иммунной системы (Дисбиоз кишечника , 2007) Кроме того, показано, что длительное течение дисбактериоза кишечника приводит к изменениям иммунологического статуса по типу вторичного иммунодефицита, клиническим проявлением которого являются рецидивирующие и хронические воспалительные заболевания различных органов и систем, обусловленные потенциально патогенными микроорганизмами, в том числе Staphylococcus aureus (Билибин АФ и соавт, 1975, Маталыгина О А, 1986, Красноголовец В Н, 1989, Хаитов РМ, Пинегин Б В , 1999, Бондаренко В М , Мацулевич Т В , 2007)

Вместе с тем объективная оценка лабораторных показателей иммунитета у больных с дисбактериозом кишечника, ассоциированным с золотистым стафилококком, затруднена, что усложняет верификацию нарушений иммунологического статуса, подбор адекватной терапии и назначение индивидуальной иммунокоррекции у таких пациентов У этих больных недостаточно полно изучена функциональная активность полиморфно-ядерных лейкоцитов (нейтрофилов), которые обеспечивают первую линию защиты от инфекции Кроме того, открытым остается вопрос о патогенетическом значении обнаруженной у бактерий, в том числе S aureus, группы свойств, отражающей их способность инактивировать отдельные эффекторы иммунитета макроорганизма, в частности лизоцим, катионные белки лейкоцитов и тромбоцитов, систему комплемента и др (Бухарин О В , Усвяцов Б Я, 1996, Бухарин О В , 1999, Бухарин О В и соавт, 2002)

Учитывая, что дисбакгериоз кишечника относится к широко распространенной патологии и служит фактором риска развития ряда инфекционно-воспалительных заболеваний (Бухарин О В и соавт, 2006, Дисбиоз кишечни-

ка , 2007), решение этих вопросов является важным как в теоретическом, так и практическом отношении

Цель исследования - оценить состояние иммунной системы и изучить влияние стафилококков с различной выраженностью факторов персис-тенции йа функциональную активность нейтрофилов и иммунологические показатели у пациентов с дисбактериозом кишечника, ассоциированным с золотистым стафилококком

1 Оценить характер изменений показателей иммунной системы у пациентов с дисбактериозом кишечника, ассоциированным с золотистым стафилококком

2 Определить наличие и выраженность ряда биологических, в том числе персистентных, характеристик, у копроизолятов S aureus, выделенных от пациентов с дисбактериозом кишечника

3 Изучить влияние золотистых стафилококков с разными персистент-ными свойствами на хемотаксис нейтрофилов при экспериментальной гнойной инфекции стафилококковой этиологии

4 Охарактеризовать особенности хемотаксической реакции нейтрофилов периферической крови на S aureus с различной выраженностью факторов персистенции в норме и у пациентов с дисбактериозом кишечника, ассоциированным с золотистым стафилококком

5 Проанализировать характер влияния продуктов секреции золотистых стафилококков с персистентными характеристиками на продукцию ци-токинов лейкоцитами периферической крови

Научная новизна. Впервые показано, что персистирующие в кишечнике человека золотистые стафилококки характеризуются различной устойчивостью к катионным белкам лейкоцитов ("интерцид") и тромбоцитов (тром-бодефенсины) Среди копроштаммов S aureus большинство изолятов проявляет относительно высокую чувствительность к указанным катионным белкам, но часть культур обладает высокой устойчивостью и даже "суперрезистентностью" к их бактерицидному действию

Впервые установлено, что у пациентов с кишечным дисбактериозом (при вегетировании в кишечнике золотистых стафилококков с различной экспрессией факторов персистенции) наблюдаются разнонаправленные иммунопатологические процессы и выраженные изменения функциональных характеристик фагоцитов крови, которые могут способствовать персистенции потенциально патогенных микроорганизмов, в том числе S aureus При этом выявлен ряд закономерностей, характерных для больных с дисбактериозом кишечника, ассоциированным с S aureus подавление экспрессии мембранных молекул CD3, CD4, CD8, CD10, CD34 и CDllb на лимфоцитах периферической крови, угнетение хемотаксическях реакций нейтрофилов, снижение их ферментативной (эстеразной) и кислородзависимой киллинговой

Впервые обнаружено, что в процессе формирования дисбактериоза кишечника при селекции золотистых стафилококков происходит изменение специфики взаимодействия между персистирующей флорой и иммунной системой макроорганизма Характер этого взаимодействия, с одной стороны, носит позитивно-приспособительную направленность для микроорганизмов (избегание S aureus бактерицидных и фагоцитарных систем), с другой стороны, отражает активацию компеясаторно-адптивной системы макроорганизма, нацеленную на преодоление развития хронического инфекционного процесса и мобилизацию механизмов регуляции по ТЫ-типу Об этом, в частности, свидетельствуют особенности продукции цитокинов лимфоцитами крови (угнетение продукции IL4 на фоне стимуляции продукции ILip и IFNy) под влиянием фильтратов копроштаммов S aureus, изолированных от больных с дисбактериозом кишечника

Теоретическая и практическая значимость работы. Теоретическая значимость результатов исследования состоит в расширении знаний о характере иммунологических нарушений и особенностях функциональной активности нейтрофилов у пациентов с дисбактериозом кишечника, ассоциированным с золотистыми стафилококками, обладающими разной выраженностью персистентных свойств

Выявленное угнетение хемотаксической и ферментативной активности нейтрофилов и зафиксированные разнонаправленные изменения состояния иммунной системы при дисбактериозе кишечника в зависимости от выраженности факторов персистенции S aureus позволят разработать рациональные подходы к этиотропной и патогенетической терапии данной патологии Терапия должна быть направлена на элиминацию из кишечника стафилококков и одновременную коррекцию нарушений функции клеток, участвующих в противоинфекционной защите организма, путем восстановления хемотаксической, поглотительной и киллинговой функций фагоцитов, а также переключение иммунного ответа с Thl - на Th2-xnn реагирования (активацию В-лимфоцитов), с учетом индивидуальной активности основных про-воспалительных и противовоспалительных цитокинов Положения, выносимые на защиту

1 При дисбактериозе кишечника нарушаются механизмы вовлечения в воспалительную реакцию лимфоцитов, и формируется дисбаланс иммунной системы, о чем свидетельствует уменьшение содержания CD3+-, CD4+- и CD8+-лимфоцитов, снижение соотношения CD4/CD8 и количества CDllb-no-зитивных лимфоцитов

2 Золотистые стафилококки, персистирующие в кишечнике человека при дисбактериозе, характеризуются своеобразными биопрофилями, особенностями которых являются редкое наличие у копроштаммов S aureus антилизоцимного признака, частое присутствие у них лизоцимной и гемолитической активности и вариабельный уровень устойчивости к бактерицидному действию катионных белков лейкоцитов и тромбоцитов человека

3 Дисбактериоз кишечника, ассоциированный с персистирующими S aureus, сопровождается угнетением хемотаксических реакций нейтрофилов, нарушением ферментативных и кислородзависимых механизмов киллинга фагоцитированных микроорганизмов При этом преимущественно страдают хемотаксис и адгезия

4 Персистирующие стафилококки активируют компенсаторно-приспособительные системы макроорганизма, направленные на преодоление хронического инфекционного процесса и мобилизацию механизмов регуляции по Thl-типу, что сопровождается угнетением продукции IL4 при стимуляции продукции ILip и IFNy, что свидетельствует снижении функциональной активности ТЪ2-лимфоцитов

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 научных работ

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 199 с границах машинописного текста и содержит введение, обзор литературы, материалы и методы, 5 глав собственных исследований, заключение, выводы, практические рекомендации и список литературы Указатель литературы включает 117 отечественных и 57 иностранных источников Иллюстрации представлены 27 таблицами и 4 фотографиями

Материалы и методы исследования

Кроме того, дана оценка хемотаксической активности нейтрофилов 34 мышей линии СВА в эксперименте в норме и в условии гнойной стафилококковой инфекции

Для оценки иммунологических показателей в периферической крови определяли общее количество лейкоцитов, относительное и абсолютное содержание ПМЯЛ, моноцитов и лимфоцитов Содержание различных субпопуляций лимфоцитов оценивали по методике иммунофенотипирования в модификации С В Сибиряка и др (1997) с использованием моноклональных антител серии ICO анти-СБЗ, анти-СБ4, анти-СБ8, анти-CDlO, алпги-CDllb, анти-CDI 6, анги-С020, анти-С025, affra-CD34, анти-С056, анти-СБ95, аяти-HLA-DR ("Медбиоспектр", Россия) Для изучения функциональной активности нейтрофилов человека исследовали лизосомальную активность (Фрей-длин И С , 1984), фагоцитарную функцию на модели поглощения частиц латекса (Фрейдлин И С , 1976), кислородзависимый метаболизм с помощью спонтанного и индуцированного НСТ-теста (Маянский А Н, Виксман М Е, 1979) Уровни иммуноглобулинов А, М и G в сыворотке крови определяли методом G Mancinietal (1965) в модификации А А Тихомирова (1997) Концентрацию циркулирующих иммунных комплексов оценивали по методу В Г Гашковой и др (1978) Исследование уровня общей гемолитической активности комплемента (СН50) и его компонентов (CI, С2, СЗ, С4, С5) проводилось методом молекулярного титрования (Резникова Л С , 1967, Красиль-ников А П , 1984)

Показатели цитокинового статуса оценивались путем определения продукции цитокинов лейкоцитами in vitro в супернатантах цельной крови (Кетлинский С А , 1998) при спонтанной продукции, стимуляции фитогемаг-