Курсовая работа: Хламидийная инфекция. Механизмы взаимодействия с иммунной системой организма-хозяина
Хламидии - это облигатные внутриклеточные паразиты, которые имеют размеры 250-300 нм и при первичной инфекции поражают клетки основных барьерных систем организма. Так как они имеют РНК, ДНК, клеточную стенку и рибосомы, сходные с рибосомами грамотрицательных бактерий, их классифицируют как бактерии. Ранее их называли гальпровиями, бедсониями, миягаванеллами, с 1 января 1980 года согласно решению Международной Ассоциации Микробиологических Обществ ( МАМО ) эти микроорганизмы получили родовое название "Chlamydia".
Возбудители хламидийных инфекций относятся к семейству Chlamidiaceae, роду Сhlamydia. В пределах этого рода выделяют 4 вида хламидий : Chl.trachomatis, Chl.psittaci, Chl. pneumoniae и Сhl. pecorum. Cреди Chl.trachomatis выделяют 3 группы сероваров: возбудители трахомы - A, B, Ba, C; возбудители урогенитального хламидиоза - D, E, F, G, H, I, J, K и группа венерической лимфогранулемы - L1, L2, L3. Вид Chl.psittaci включает несколько десятков сероваров. В 80% случаев инфекции Chl.trachomatis и Chl. pneumoniae протекают бессимптомно. При определенных условиях, а именно при декомпенсации иммунологических функций, заболевание может переходить в глубокие системные поражения многих органов и тканей , а также провоцирует аутоиммунные реакции .
При заболеваниях, вызываемых Chl.psittaci часто наблюдается гематогенный тип распространения инфекции, сопровождающийся поражением ЦНС и внутренних органов: печени, селезенки, легких. Возможно лимфогенное распространение хламидий ( Chl.trachomatis, венерический лимфогранулематоз). Гематогенный путь распространения инфекции наиболее часто наблюдают при заболеваниях Chl.trachomatis (серовары D и K). Различные биологические варианты (подвиды) хламидий вызывают поражения различных органов и систем. Chl.trachomatis вызывает конъюнктивиты, локально поражает слизистые глаз и урогенитального тракта.
Эта инфекция может прогрессировать в хроническую стадию, такую как трахома или хроническое воспаление тазовых органов. Хронические воспаления органов малого таза приводят к трубной окклюзии или эктопической беременности. Биовар венерического лимфогранулематоза Chl.trachomatis инфицирует и макрофаги, и эпителиальные клетки и распространяется через лимфатическую систему. Chlamydia pneumoniaе вызывает пневмонии, бронхиты и фарингиты, более того, Chl. pneumoniaе считается связанной с широким кругом таких хронических состояний, как астма, хронический бронхит, болезни коронарных артерий. Chl.psittaci более редкий патоген человека, вызывающий в основном заболевания респираторного тракта, известные как пситтакоз.
Хламидии вызывают увеиты, отиты , синуситы, лимфадениты, подострые тиреоидиты, менингоэнцефалиты, миелиты , менингиты, энцефаломиелиты в сочетании с уртикарными васкулитами, демиелинизирующие заболевания в сочетании с полирадикулопатиями, миокардиты, миоперикардиты, саркоидоз, перинефриты, перигепатиты, абсцессы печени, перисплениты, эндометриты, аднекситы, сальпингиты, уретриты, эпидидимиты, простатиты, проктиты, гидрадениты, олигоартриты, спондилоартриты, могут провоцировать малигнизирующие процессы.
Данные (Gaydos CA, Palmer L, Quinn et al.,1998) по генетической организации последовательностей основных белков - функциональных компонентов белкового синтеза хламидий показали большее филогенетическое родство между Chl.psittachi и Chl. pneumoniaе, чем между этими видами и Chl.trachomatis. Stephens RS, Kalman S, Lammel C et al. (1998 ) проанализировали 1 042 519 пар оснований генома Chl. trachomatis и обнаружили значительную филогенетическую мозаику генов хламидий, включающую огромное число генов, происходящих от эукариотов, несомненно, эволюционно обусловленную и связанную с особенностями внутриклеточного паразитизма, свойственного хламидиям и возникающим при этом феноменом "генетического дрейфа" ( Р.Б.Хесин, 1984 ).
Так , у хламидий были обнаружены некоторые ассоциированные с хроматином белки , типичные только для эукариотов и обеспечивающие эукариотический механизм нуклеотидной конденсации и деконденсации. Эти данные могут объяснять причины инициирования в процессе хламидийной инфекции аутоиммунных заболеваний организма-хозяина, что, вероятно, связано с захватом хламидиями фрагментов последовательностей белков организма-хозяина, которые, будучи экспрессированы хламидиями на поверхности клеток в порядке молекулярной мимикрии при защите от быстрого раcпознавания иммуной системой , провоцируют в дальнейшем аутоиммунные реакции против собственных тканевых антигенов. Доказательством этого положения, в частности, явлются работы Yi Y, Yang X, Brunham RC et al. ( 1997 ), которые объяснили иммунопатологию хламидийной инфекции корреляцией с иммуным ответом на белок хламидий hsp60.
Эту ассоциацию может объяснить индукция аутоиммунного ответа на собственный hsp60, так как эти 2 белка имеют высокую степень идентичности аминокислотной последовательности. Другим примером является L7 - один из рибосомальных белков, наиболее часто взаимодействующих с антителами при ревматических аутоиммунных заболеваниях. ( Hemmerich P, Neu E, Macht M, ( 1998 )). Компьютерный анализ выявил область внутри иммунодоминантного эпитопа L7 (пептид II) , которая в высокой степени гомологична аминокислотной последовательности 264-286 главного сигма-фактора РНК-полимеразы хламидий ( Chl. trachomatis ). Связывание аутоантител с пептидом II ингибировалось гомологичным сигма-пептидом.
Эти результаты предполагают, что молекулярная мимикрия включена в инициацию анти - L7 - аутоантиответа и объясняет иммунопатологию хламидий в плане системных ревматоидных заболеваний. O существовании влияния на генетическую организацию белков наружной мембраны хламидий со стороны иммунной системы организма-хозяина свидетельствуют данные по сравнительному генетическому анализу главного белка внешней мембраны хламидий ( МОМР ), полученные Stothard DR, Boguslawski G, Jones RB ( 1998 ) на примере 40 штаммов и 11 сероваров , которые показали, что вариации в последовательности МОМР обусловлены скорее давлением со стороны иммунной системы ( поскольку этот белок является основным лигандом для ответа со стороны различных типов иммунокомпетентных клеток), чем функциями патогенности, тканевого тропизма, типами манифестации заболевания и т.п.
Инвазивность хламидий связывают со строением углеводной части главного липополисахарида их внешней мембраны. Kuo C, Takahashi N, ( 1996 ) показали, что ведущая роль в инвазивности по отношению к различным клеткам организма принадлежит остаткам маннозы в олигосахаридах, связанных с главным белком внешней мембраны хламидий , которые опосредуют прикрепление хламидий к заражаемым клеткам. Проникновение хламидий в организм происходит через слизистые оболочки: глаза, нижнего отдела урогенитального тракта, прямой кишки, легких. Заражение происходит пассивно, путем фагоцитоза "элементарного тельца". Стадии болезни, развивающиеся после инфицирования хламидиями, опосредованы иммунным ответом . В эксперименте на животных показана важность иммунного ответа для освобождения от инфекции.
Будучи облигатным внутриклеточным паразитом, хламидии проходят двухфазный жизненнный цикл, который включает размножение паразита внутри клеток, недоступное для циркулирующих антител. Пептиды, происходящие из белков наружной мембраны хламидий не включаются в презентирование ни по классу I, ни по классу II. Это обусловливает широкое распространение инфекции, персистенцию ее в организме, переход в преимущественно субклинические формы протекания. Установлено, что 90% людей, инфицированных Chl.pneumoniae, имеют незначительные клинические симптомы инфекции или полное их отсутствие Это связано с тем, что хронический хламидиоз делает неэффективными защитные триггерные переключения иммунной системы.
В настоящее время идентифицированы только несколько иммунодоминантных белков хламидий. Главный белок наружной мембраны хламидий (МОМР) считается первичным местом взаимодействия с Т-клетками у Chl. trachomatis , специфичным в зависимости от серовара хламидий. МОМР представляет собой трансмембранный порин, части которого локализованы на поверхности Chl. trachomatis. Соответственно, гуморальный иммунный ответ направлен против вариабельных, поверхностно-экспонированных доменов этого белка (P. Mygind, G.Christianssen, et al.,1998). У Chl.pneumonia этот белок не проявляется на поверхности и , соответственно, инфекция, вызываемая этим патогеном менее иммуногенна. Белок внешней мембраны хламидий-2 (Омр 2) является участком связывания с иммунной системой и для Chl.pneumoniaе, и для Chl. trachomatis.
В модельных экспериментах были идентифицированы эпитопы Омр-2 , по которым происходит взаимодействие с Т- хелперными клетками. Этот белок является конституциональным для внешнего мембранного комплекса хламидий, он был выделен из разрушенных элементарных телец. Точная топология Омр-2 не установлена, известно только , что часть его эпитопов экспонируются в периплазму . Поэтому, он, вероятно, представляет собой хламидийный вариант пептидогликана. Пути дальнейшего распространения инфекции зависят от состояния макрофагальной функции, от функций других иммунокомпетентных клеток , от способа переключения цитокинового ответа по Th1 или Th2 типу, от уровня секреции интерферона-гамма и цитокинов, от уровня иммуноопосредованной секреции NO и т.д.. Dean D, Millman K et al. (1997), было показано, что клоны Т-лимфоцитов мыши подавляют внутриклеточный рост мышиных штаммов Chl. trachomatis путем цитокин-опосредованной индукции системы NO-синтазы в эпителиальных клетках.
Эти данные и недавние статьи , показывающие, что эпителиальные клетки человека могут секретировать NO через экспрессию NО-синтазы, позволили предположить, что NO включен в защиту слизистой от хламидий и других патогенов, инфицирующих эпителиальные клетки. Было обнаружено, что хламидийно-специфичные, цитокин-секретирующие Т-лимфоциты мыши могут подавлять интраэпителиальноклеточный рост человеческих штаммов Chl. trachomatis (серовары E и H) через активацию NO-cинтазы , когда клоны сокультивируют с инфицированными хламидиями эпителиальными клетками. Более того, обработка инфицированных клеток 50 мМ донора NO - S-нитрозо-L-глютатиона напрямую подавляла штаммы хламидий человека. Эти результаты свидетельствуют о правильности гипотезы об интерферон-индуцируемом NO - синтезе, который может вносить вклад в контроль хламидийной инфекции у людей.
Rasmussen SJ, Eckmann L, (1997) предложили гипотезу патофизиологического механизма, объясняющего развитие воспаления при хламидийной инфекции и приводящего к разрушению тканей. При воспалении острый ответ хозяина на хламидии на поверхности слизистой инициируется и поддерживается клетками эпителия цилиндрического типа, основной экологической нишей хламидийной инфекции. Следующим этапом является up-регуляция экспрессии мРНК и секреция провоспалительных цитокинов IL8, GRO-альфа , GM-CSF и IL6. Важно, что в противоположность быстрой и непродолжительной индукции цитокинов, следующей после инфекции другими инвазивными бактериями, эпителиальный ответ на хламидии откладывается на 20-24 часа после инфицирования, т.е. на время длительности жизненного цикла хламидий ( 2-4 дня ) и требует белкового синтеза. При этом повышенная секреция провоспалительных цитокинов может быть опосредована IL-1-альфа, который высвобождается при лизисе инфицированных эпителиальных клеток и может повышать воспалительный ответ путем стимулирования продукции цитокинов неинфицированными соседними клетками.
Ojcius DM, Bravo de Alba Y, Kanellopoulos JM, et al.( 1998 ) изучили взаимодействие хламидий с дендритными клетками в месте инфекции и сделали вывод, что дендритные клетки разрушают "элементарные тельца" Chl.trachomatis и Chl.psittaci и играют важную роль в инициировании Т-клеточного ответа in vivo. Хламидии поглощались дендритными клетками неспецифическим образом через макропиноцитоз и макропиносомы, сливались непосредственно с лизосомами дендритных клеток , экспрессирующих молекулы MHC класса II. Данное взаимодействие индуцировало созревание дендритных клеток, причем презентирование экзогенного антигена было подавлено в течение первого дня инкубации, хотя обычно антигены хламидий презентируются и распознаются специфичными по отношению к ним CD4+ Т-клетками. Вработе Magee DM, Williams DM, et al. ( 1998 ) определяли в экспериментах с использованием мышиных моделей роль CD-4, CD-8-Т-клеток в первичной инфекции Chl.pneumoniaе/ trachomatis. Полученные ими данные позволяют предположить, что присутствие интерферона-гамма и последующая супрессия вследствие продукции IL-4 ведет к ответу Th1-типа, уничтожающего внутриклеточные патогены. Способность макрофагов отвечать агрессией во время раннего контакта с антигеном , как оказалось, является критическим фактором в развитии соответствующего Т-клеточного ответа.
Важно, что некоторые факторы организма могут влиять на функции макрофагов и поляризацию Т-клеточного ответа, а именно - переключение Th1 ответа на Th2 и , таким образом, резко снижать возможности организма в подавлении хламидийной инфекции. Интерферон-гамма является главным эффекторным механизмом клеточно-опосредованного иммунного ответа против хламидий. Это доказано значительным числом работ, в том числе Lampe MF, Wilson CB, et al.( 1998 ). Авторы показали, что мыши, дефектные по способности синтеза инферферона-гамма теряли способность подавлять инфекцию по сравнению с животными контрольной группы с нормальной продукцией интерферона. В то же время оказалось, что продукция интерферона-гамма перенесенными цитотоксическими Т-лимфоцитами недостаточна, чтобы компенсировать недостаточность иммунной системы у дефектных по интерферону мышей, и предполагает существование более сложного механизма защиты.
Tseng CTK, Rank RG, et al.( 1998 ) показали, что доминантной клеточной популяцией в генитальном тракте является CD4-Th1 популяция и, что повышенное количество интерферон-гамма секретирующих клеток CD4 было обнаружено в ранней фазе инфекции. Клетки-натуральные киллеры отвечают за ранний синтез интерферона-гамма. NK-клетки появляются в генитальном тракте в ранние 12 часов после инокуляции интравагинальной инфекции. Важно, что при уменьшении количества клеток-киллеров течение инфекции обострялось и приводило к Th-2 ответу, что подтверждалось увеличенной продукцией иммуноглобулиновых G1-антител. Следовательно, клетки-киллеры не только отвечают за продукцию интерферона-гамма в раннем ответе на хламидийную инфекцию в генитальном тракте мышей , но и являются значительным фактором развития Th-1-CD4 ответа при контроле за инфекцией.
По данным Blander SJ, Amortegui AJ (1997) в иммунологический ответ против хламидий вовлечен IL-5, главный цитокин, ответственный за продукцию эозинофилов. При этом повышенные уровни гамма-интерферона ассоциировались с ранним иммунным ответом в генитальном тракте против хламидий, тогда как повышенные уровни IL-5 - с персистирующей инфекцией. Каковы молекулярные особенности взаимодействия хламидий и клеток-хозяев? Вработе Hackstadt T, Fischer ER, et al. ( 1997 ) показано, что хламидии самодиссоциируются из эндоцитозного пути вскоре после поглощения клеткой путем активной модификации вакуоли , которая приобретает способность к слиянию с экзоцитозными везикулами, содержащими сфингомиелин.
Взаимодействие с этим секреторным путем , как оказалось, поддерживает патогенетический механизм , который позволяет хламидиям не быть растворенными и переваренными в лизосомах. Одним из важных начальных событий , как показали Scidmore MA, Rockey DD, Fischer ER,( 1996 ) во время хламидийной инфекции является экспрессия ранних генных продуктов, которые эффективно диссоциируют хламидийные вакуоли из эндоцитозно-лизосомального пути и могут сливаться со сфингомиелин-содержащими экзоцитозными везикулами. С этими процессами связана дальнейшая доставка вакуоли в область аппарата Гольджи клетки-хозяина. Ингибирование ранней транскрипции или трансляции хламидийных белков приводит к тому, что содержащие хламидии везикулы оказываются неспособными распределяться в цитоплазме, и они сливаются с лизосомами. Следовательно, везикулярные взаимодействия при включении хламидий определяются модификацией эндоцитозных везикул паразитом.
Вработе van Ooij C, Apodaca G, Engel J et al. ( 1997 ) показано, что Сhl.trаchomatis реплицируется внутри мембранно-связанного компартмента, находящегося в цитоплазме клетки-хозяина и что экзогенномеченые лиганды могут транспортироваться внутрь вакуоли. Измененное распределение некоторых маркеров эндоцитозного пути и медленное рециклирование меченого трансферрина соответствует гипотезе о том, что хламидийная вакуоль взаимодействует с эндоцитозным путем клетки-хозяина. Хламидийная вакуоль не связана прочно с эндоцитозным компартментом. Это уникальная и динамическая органелла , которая имеет некоторые общие характеристики с рециклирующими эндосомами клетки-хозяина.
Взаимодействия между ранними и поздними эндосомальными компартментами , а также с аппаратом Гольджи, по-видимому, являются источником мембранных компонентов и нутриентов для реплицирующихся хламидий. Но при этом, как было показано Heinzen RA, Hackstadt T ( 1998 ), мембрана паразитоформной вакуоли хламидий представляет собой активный барьер между реплицирующейся бактерией и богатой жизненно необходимыми веществами цитоплазмой клетки-хозяина, так как не было обнаружено передвижения молекул с молекулярной массой менее 520 кДА из цитоплазмы в паразитоформную вакуоль. Следовательно, хламидийная паразитоформная вакуоль не является проницаемой для пассивной диффузии небольших молекул, а необходимые нутриенты получает только через открывающиеся в мембране каналы .
Данные по клинической картине различных видов хламидиоза достаточно разнообразны и обширны. Особенно интересны , на наш взгляд, новые данные об участии Chl.pneumoniae в патогенезе атеросклероза и сердечно-сосудистых заболеваний. Кардиоваскулярные заболевания являются лидирующими по морбидности и смертности во всем мире. Существуют множественные независимые факторы риска атеросклероза и сердечно-сосудистых заболеваний, включая возраст, пол, кровяное давление, индекс массы тела, курение, уровни липидов ( триглицериды, общий холестерин, липопротеиды холестерина высокой плотности, низкой плотности и очень низкой плотности ), мочевой кислоты, железа, гомоцистеина, гормонов, ренина, фибриногена, вязкость плазмы, количество лейкоцитов, степень аггрегации тромбоцитов.
Какова роль микроорганизмов в развитии кардиоваскулярных заболеваний? В течение нескольких лет разные группы исследователей сообщали о том, что респираторный патоген бактерия Chl.pneumoniae ассоциирована с болезнями коронарных артерий. Действительно, эти исследования показали, что хламидии являются независимым фактором риска , находящимся в более сильной связи с данной патологией, чем возраст, гипертензия и уровень липидов. Muhlestein et al. ( 1998 ) сообщили, что 79% проб, взятых из коронарных артерий пациентов после коронарной атероэктомии были положительны по хламидиям . Хламидии разрушают эндотелиальные клетки, вызывая триггерный иммунный ответ . Местные лимфоциты и макрофаги, стягивающиеся к месту инфекции , возможно, продолжают цикл разрушения и репарации.
Разрушенные клетки , включая инфицированные хламидиями артериальные эндотелиальные клетки - вызывают повышение высвобождения тканевых факторов прокоагулянтной активности, которые вызывают тромбоз и адгезию тромбоцитов. В исследованиях in vitro было показано, что тканевой фактор прокоагулянтной продукции в инфицированных клетках выше в 4 - 12 раз , чем в неинфицированных. Хроническое, индуцированное хламидиями, разрушение эндотелия, воспаление, адгезия тромбоцитов , тромбоз, пролиферация гладко-мышечной ткани и отложение холестерина приводят к формированию атером.
Продолжающееся размножение инфицирующего микроорганизма усугубляет патологический процесс, создает хронические условия, в которые вносят свой вклад дополнительные факторы, такие как диета и стресс, другие инфекции . В значительном количестве исследований (Ouchi K, Fujii B, Kanamoto Y, et al , 1998; Gupta S, Camm AJ 1996; Cacoub P, et al ,1997; Pai J, Knoop FC, et al, 1998; Gibbs RG, Carey N, Davies AH , 1998; Fryer RH, Schwobe EP, et al. 1997; Kuo C.C., Jackson L.A. et al, 1995 ) было также обнаружено, что бактерии Chl.pneumoniae в значительной степени ассоциированы с развитием атеросклероза и являются довольно распространенной причиной инфаркта миокарда и инсульта.
Эффект этот может быть результатом прямой колонизации стенок сосудов в процессе инфекции. Эта локальная инфекция напрямую влияет на стенку сосуда , результатом чего является прогрессирование атеросклероза, но может опосредованно активировать эндотелиальные аутоиммунные процессы . В других случаях, влияние хронической инфекции на прогрессирование атеросклероза может оказывать дополнительный эффект на повышение неспецифических воспалительных реакций во всем организме.
Как и другие варианты воспалительного ответа, хроническая бактериальная инфекция может увеличивать предсуществующие атеросклеротические образования путем повышения Т-клеточной активации, что может вносить свой вклад в разрушение внутренней поверхности "крышки" , приводящей к деструкции атеросклеротической бляшки изнутри, нарастанию атеросклеротического процесса, и , следовательно, дальнейшему повышению Т-клеточной активации и еще большей дестабилизации внутреннего содержимого и разрушению тромбоцитов, а в итоге к прогрессированию ишемического синдрома и значительному усилению атеросклеротического процесса. Следовательно, хроническая бактериальная инфекция может играть роль в инициации, прогрессии и дестабилизации атеросклеротических бляшек.
Ouchi K, Fujii B, Kanamoto Y, et al ,( 1998 ) предположили ассоциацию атеросклеротических кардиоваскулярных заболеваний с наличием инфекции Chl.pneumoniaе. Материал, полученный от симптоматических пациентов с коронарной болезнью сердца ( 29 ) и облитерирующим атеросклерозом ( 10 ) , которых подвергали эндоатероэктомии , исследовали на наличие Chl.pneumoniaе методом ПЦР, а также методом иммуногистохимического окрашивания с использованием специфических моноклональных антител. Среди 29 пациентов с болезнью коронарных артерий Chl.pneumoniaе была обнаружена у 13 , 16 и 20 в различных методах или их сочетаниях. Chl.pneumoniaе была также обнаружена в подвздошных артериях у 4 пациентов , 3, 5, 10 различными методами или их сочетаниями. По мнению Gupta S, Camm AJ ( 1996 ), недавно возникший интерес к взаимосвязи инфекции Chl.pneumoniaе и патогенеза и прогрессии атеросклеротических заболеваний основан на целом ряде эпидемиологических исследований , патофизиологических исследований, лабораторных экспериментов, животных моделях и на пилотных исследованиях по применению противохламидийных антибиотиков.
--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--