CC BY
53
© Сомова Л.М., 2017 г doi: 10.5281/zenodo.817843
Удк 616-002.71
Л.М. Сомова
дальневосточная скарлатиноподобная лихорадка: формирование представлений о патоморфогенезе «новой» болезни
НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Г.П. Сомова, Владивосток
Представлена трансформациявзглядовна патоморфогенездальневосточной скарлатиноподобнойлихорадки-наиболее полного клинико-эпидемического проявления псевдотуберкулеза. В настоящее время в группе иерсиниозов возбудитель этой инфекции признан в качестве модели для изучения взаимоотношений в системе патоген-хозяин. Обращено внимание на ключевые аспекты патологии Yersinia-обусловленных инфекций: этапы инициации и генерализации инфекционного процесса, механизмы грануломатозного воспаления, роль клеток врожденного иммунитета с позиций защитной и повреждающей сущности воспаления. Научно-практическое значение достижений в указанной области связано с возможностью их использования при разработке средств для специфической профилактики Yersinia-обусловленных инфекций.
Ключевые слова: дальневосточная скарлатиноподобная лихорадка, эпидемический псевдотуберкулез, патогенез, патоморфология, клетки врожденного иммунитета.
L.M. Somova
FAR EASTERN SCARLET-LIKE FEVER: FoRMATIoN of REPRESENTATioNS
about pathomorphogenesis of «new» disease
Somov Institute of Epidemiology and Microbiology, Vladivostok
The transformation of views on the pathomorphogenesis of Far Eastern scarlet-like fever - the most complete clinical and epidemic manifestation of Yersinia pseudotuberculosis infection is presented. At present, in the group of Yersinia-caused infections this causative agent is recognized as a model for studying the relationships in the pathogen-host system. The attention is focused to the key aspects of the pathology of Yersinia-caused infections: the stages of initiation and generalization of the infectious process, the mechanisms of granulomatous inflammation, the role of innate immunity cells from the standpoint of the protective and damaging essence of inflammation. The scientific and practical significance of the achievements in this area is associated with the possibility of their use in the development of means for specific prevention of Yersinia-caused infections.
Keywords: Far Eastern scarlet-like Fever, epidemic Yersinia pseudotuberculosis infection, pathogenesis, patho-morphology, innate immunity cells.
Несмотря на то, что исполнилось 50 лет с тех пор как была установлена этиология дальневосточной скарлатиноподобной лихорадки, ныне Yersinia pseudotuberculosis инфекция, отнесенная к эмер-джентным болезням, одновременно с особо опасной чумной инфекцией, привлекает большой интерес исследователей всего мира [1]. В значительной мере это связано с тем, что возбудитель чумы, Y pestis, эволюционировал из Y pseudotuberculosis, и оба патогена генетически почти идентичны, причем, переход Y pseudotuberculosis в Y. pestis сопровождался утратой многих и приобретением нескольких генов, ассоциированных с патогенностью этих возбудителей.
История изучения псевдотуберкулезной инфекции у человека имела несколько этапов, каждый из которых давал совершенно новое представление о патологии болезни [2]. По существу псевдотуберкулез был открыт трижды: первый этап -когда был выделен его возбудитель у заболевших животных, в органах которых наблюдались бу-
горки, сходные по виду с туберкулезными (18831953), второй этап - когда была установлена роль Y. pseudotuberculosis в патологии органов брюшной полости человека (1953-1965), и третий -когда полностью было раскрыто новое клинико-эпидемическое проявление инфекции у человека -дальневосточная скарлатинотодобная лихорадка (ДСЛ), или эпидемический псевдотуберкулез. Последний этап в истории изучения псевдотуберкулеза пришелся на Россию, Дальний Восток, где с 1959 года стали возникать крупные эпидемические вспышки этой инфекции. На этом этапе комплексные исследования по изучению «новой» болезни возглавил академик РАМН Г.П. Сомов.
Вплоть до настоящего времени трансформировались представления о патогенетических особенностях псевдотуберкулезной инфекции у человека. К началу 1990-х годов на основании интегральной оценки патологического процесса была установлена многозвенность патогенетической цепи инфекции, которая определяет чрезвычайный полиморфизм
клинических проявлений болезни [3, 4]. Закономерности развития инфекционного процесса при псевдотуберкулезе интересовали исследователей с самого начала изучения этой болезни, однако систематическое накопление научных фактов о патогенезе инфекции началось лишь с 1970-х годов после открытия ДСЛ, наиболее полной и типичной клини-ко-эпидемической формы болезни.
На начальных этапах изучения патогенеза псевдотуберкулеза было высказано предположение о том, что возбудитель внедряется главным образом через слизистую оболочку подвздошной кишки и достигает регионарных (мезентернальных) лимфатических узлов, что было основано на большей тяжести патологических изменений в илеоцекальной области (первичный аффект). Такая трактовка начальной, энтеральной фазы патогенеза псевдотуберкулеза была поддержана априори без достаточного морфологического обоснования [5, 6, 7]. Основное внимание в качестве главного места входных ворот псевдотуберкулезной инфекции было закреплено за илеоцекальным отделом кишечника, и первоначально основным путем диссеминации возбудителя считали лимфогенное распространение бактерий, что послужило основанием для предположения о существовании как локализованных, так и генерализованных форм псевдотуберкулеза, имеющих самостоятельное значение.
Систематизация данных отечественной и зарубежной литературы о развитии инфекционного процесса, а также результаты собственных экспериментальных исследований на нозологической, перо-ральной модели псевдотуберкулезной инфекции позволили нам обосновать современную концепцию о пато- и морфогенезе псевдотуберкулеза и выделить следующие фазы патогенеза болезни [3, 4]: 1) фаза заражения через слизистые оболочки пищеварительного тракта; 2) фаза размножения возбудителя во входных воротах с развитием первично-очаговых изменений (фарингит, ангина, гастроэнтерит, энтерит); 3) фаза первичной бактериемии, гематогенной и лимфогенной генерализации возбудителя; 4) фаза вторично-очаговых изменений (терминальный иле-ит, аппендицит, илеотифлит, гепатит и др.) и аллер-гизации организма; 5) фаза повторной бактериемии с рецидивами и обострениями инфекции; 6) фаза санации организма и репарации. При септических осложнениях встречаются летальные исходы.
Тщательные бактериологические исследования показали [8], что на самых ранних стадиях развития инфекционного процесса (в течение первого часа после перорального заражения экспериментальных животных) Y. pseudotuberculosis проникают в кровеносную систему, вызывая первичную бактериемию и гематогенную дтесеминацию возбудителя инфекции. Учитывая клинико-морфоло-
гические особенности псевдотуберкулеза, нами было сделано заключение, что при любой клинической форме заболевание протекает как генерализованная инфекция.
Длительное время наиболее дискутабельным оставался вопрос о морфогенезе воспаления при псевдотуберкулезной инфекции. Отличительным признаком патоморфологии болезни являются характерные абсцессоподобные или некротические очажками [9], которые макроскопически обнаруживаются преимущественно в лимфатических узлах, печени, селезенке, легких и имеют вид бугорков желтоватого или серовато-белого цвета диаметром от 0,1 до 1 см и более, содержащих творожистые массы. Гистологически они называются псевдотуберкулезными гранулемами с центральным кариорексисом [3], вследствие которого в центре гранулемы накапливается большое количество ядерного детрита.
Изначально (до 1960-х годов) гистогенез очаговых поражений псевдотуберкулезной этиологии различными авторами излагался неодинаково [цит. по 4]. Большинство из них считали, что процесс начинался с пролиферации клеток, а затем в очаге развивалась лейкоцитарная реакция и некроз. К пролиферирующим клеткам относили недифференцированные «круглые» клетки, либо гистиоциты и макрофаги. Другие авторы, напротив, полагали, что первоначально развивался некроз, возникающий либо в результате сдавления ткани накапливающимися клетками, либо вследствие токсического действия бактерий, которые вызывали круглокле-точную или лейкоцитарную инфильтрацию. Такие разные суждения можно объяснить отсутствием в те годы знаний о единой гистологической номенклатуре клеток, а также исследованиями в различные сроки заболевания.
Наиболее подробно, но по-прежнему неоднозначно трактовали гистогенез псевдотуберкулезных гранулем Н. М. Аничков [9] и Ю. А. Мазинг [10], что сви-детельствовало о необходимости углубленного исследования этого вопроса. По Н. М. Аничкову, в ответ на введение возбудителя псевдотуберкулеза в местном очаге первоначально возникает защитная реакция макрофагов, которые захватывают, но не переваривают бактерии и сами погибают. Бактерии продолжают размножаться вне клеток, образуя ми-кроколонин. Вокруг них возникает лейкоцитарная реакция, однако лейкоциты, не фагоцитируя бактерии, подвергаются распаду. При благоприятном течении инфекционного процесса наряду с подавлением роста бактерий и продолжающимся притоком лейкоцитов вокруг очагов накапливаются макрофаги, происходят резорбция и формирование псевдотуберкулезных гранулем, отграниченных соединительнотканной капсулой.
Ю. А. Мазингом [10] были внесены дополнительные обоснования в концепцию о морфогенезе псевдотуберкулезных гранулем, который показал, что местная гранулоцитарная реакция и некроз составляют не конечную, а начальную стадию развития гранулемы. Автором выявлен неизвестный ранее механизм взаимодействия возбудителя псевдотуберкулеза с нейтрофильными грануло-цитами, названный нефагоцитарным типом рези-стентностн. Суть его заключается в том, что выздоровлению от псевдотуберкулеза способствует не фагоцитарная реакция, легко подавляемая возбудителем, а гибель нейтрофильных гранулоцитов в результате кариорексиса с накоплением в очагах воспаления продуктов распада их ядер. Обезвреживание возбудителя псевдотуберкулеза обеспечивает богатая аргинином фракция ядерного ги-стона нейтрофильных гранулоцитов, обладающая антимикробным действием.
Гранулематозное воспаление при псевдотуберкулезе является наиболее типичной тканевой реакцией, аналогичной у человека и животных. Морфогенез псевдотуберкулезной гранулемы детально прослежен нами в экспериментальном материале [4], что позволило уточнить механизмы ее развития. Так, с помощью нМФА доказано, что локальное воспаление инициируется колониями бактерий, накапливающимися в ткани паренхиматозных органов. По клеточному составу псевдотуберкулезная гранулема является смешанной и морфогенез острого гранулематозного воспаления отражает последовательное участие реакций гиперчувствительности немедленного и замедленного типов, которые реализуются с вовлечением разных популяций клеток врожденного иммунитета.
Результаты изучения клеточных повреждений, вызванных Y pseudotuberculosis, позволили нам дополнить морфологическую картину гранулематоз-ного воспаления в органах-мишенях [11]. Вперые получены данные о том, что характерные для этой инфекции «некротические гранулемы с центральным кариорексисом» без выраженной перифокаль-ной воспалительной реакции, отграниченные в поздние сроки после инфицирования (2-3-я недели) соединительнотканной капсулой, являются следствием очагового повреждения клеток-эффекторов воспаления, протекающего как по типу некроза, так и апоптоза. Скорее всего, сочетание процессов апоптоза и некроза клеток в динамике инфекционного процесса создает своеобразие воспалительных изменений при псевдотуберкулезе, изначально описанных исследователями как «милиарные или микроабсцессы», «абсцессоподобные или некротические очажки» на основании обнаружения в них клеточного детрита. С достаточным основанием можно считать, что кариорексис преимущественно
вследствие апоптоза, а не некроза клеток, обусловливает отсутствие сливных воспалительных очагов и истинного абсцедирования. Подобный характер клеточных повреждений при псевдотуберкулезе предопределяет в основном благополучный исход этой генерализованной инфекции с постепенной резорбцией продуктов распада клеток и бактерий, относительно быстрой репарацией патологически измененных тканей, что может объяснить редкость распространенных воспалительных осложнений и минимальную летальность при этом заболевании.
При псевдотуберкулезе обнаружено несоответствие между высокой напряженностью интралей-коцитарных бактерицидных систем и низкой переваривающей способностью фагоцитов, особенно нейтрофилов [4], что, по В. Н. Галанкину с соавт. [12], означает относительный гранулоцитарный иммунодефицит. Анализ собственных и литературных данных позволил нам сделать заключение о нарушениях во всех звеньях иммунофагоцитар-ной системы при псевдотуберкулезе с нередким развитием вторичного иммунодефицита, в основе которого лежат специфическое повреждение лим-фоидной ткани и дефектность функционирования фагоцитирующих клеток. С развитием относительного иммунодефицита тесно связана склонность заболевания к обострениям и рецидивам, являющимся одним из важных звеньев патогенеза псевдотуберкулеза. Воспалительный процесс при псевдотуберкулезе представляет собой яркую иллюстрацию функционирования единой иммунофа-гоцитарной системы, обеспечивающей организму возможность преодолевать дефекты отдельных звеньев иммунологической защиты и осуществлять репарацию поврежденных тканей.
Факторами, определяющими специфику патологических изменений при псевдотуберкулезе, являются биологические особенности возбудителя, главным образом его устойчивость к фагоцитозу. Способность Y. pseudotuberculosis размножаться в фагоцитах, в частности в макрофагах, является одним из факторов вирулентности этих бактерий [13]. Именно антифагоцитарная устойчивость обеспечивает «диким» типам Yersiniae высокую вирулентность при введении внутривенным путем, который допускает немедленное взаимодействие их с фиксированными макрофагами.
В первое десятилетие XXI века, с внедрением современных технологий молекулярно-им-мунологических исследований, расширились и кардинально изменились представления о патогенетическом значении клеток врожденной иммунной системы при Yersinia-обусловленных инфекциях. Накоплены доказательства того, что патогенные для человека виды Yersinia (включая Y. pseudotuberculosis) преимущественно инакти-
вируют клетки врожденного иммунитета, что является важной стратегией, с помощью которой эти бактерии избегают элиминации и вызывают заболевание [14, 15]. Доказано, что в ответ на заражение иерсиниями, фундаментальную роль в первичной иммунной защите и в ограничении первоначального распространения бактерий в организме играют нейтрофилы (полиморфноядерные лейкоцита, ПЯЛ), которые используют несколько механизмов для ликвидации бактерий, таких как фагоцитоз, оксидативный стресс, секреторная де-грануляция, образование нейтрофильных внеклеточных ловушек (NET), [16, 17] а также недавно открытый механизм -эффероцитоз [18]. Именно эффероцитоз, связанный с поглощением апопти-ческих, фосфатидил-позитивных ПЯЛ, уменьшает повреждение окружающей ткани, предотвращая высвобождение ПЯЛ-микробицидных агентов, увеличивает выработку противовоспалительных молекул и подавляет воспалительные молекулы, при этом инфицированные ПЯЛ могут действовать как промежуточный хозяин для последующей невоспалительной инфекции макрофагов [19].
Патогенетически значимым фактором вирулентности бактерий рода Yersinia являются Yops белки наружной мембраны бактерий. Важное значение для раскрытия роли этих белков имеют эксперименты, проведенные с использованием аттенуированных Yops мутантов Y. pseudotuberculosis. Результаты этих экспериментов на мышах подтвердили, что антифагоцитоз, является эссенциальным механизмом вирулентности Yersiniae, и позволили получить новые данные о том, что yopH и yopE одиночные мутанты Y. pseudotuberculosis элиминируются на ранних стадиях инфекции [20], причем выявлено, что клиренс yopH мутанта обычно происходит на уровне пейе-ровых бляшек в кишечнике, и yopE мутанта в ме-зентериальных лимфатических узлах. Эти данные расширяют представление о патогенезе псевдотуберкулеза, ассоциированного с штаммами возбудителя, имеющими разную генетически-детерминиро-ванную вирулентность.
Таким образом, было доказано, что ПЯЛ играют фундаментальную роль в ограничении первоначального распространения бактерий в кишечной ткани, и Y pseudotuberculosis демонстрирует способность избегания противомикробного действия этих в норме очень эффективных иммунных клеток [21]. Инфекция у ПЯЛ-истощенных мышей, вызванная «диким» типом Y. pseudotuberculosis, была лишь легкой при отсутствии ПЯЛ, в то время как yopH, yopE и yopK мутанты с аттенуированной вирулентностью имели явно более высокий инфекционный потенциал при отсутствии ПЯЛ [22].
Более быстрая диссеминация в мезентеральные лимфатические узлы также отражалась в симпто-
мах болезни ПЯЛ-истощенных мышей, инфицированных yopE или yopK мутантами, которые показали признаки болезни раньше, чем неистощенные мыши. L.Westermark et al. [15] подтвердили, что нейтрофилы играют важную роль в иммунной защите против Y pseudotuberculosis и несут ответственность за ограничение способности yopH и yopE мутантов вызывать системное заболевание. Аттенуированные мутанты могут диссеминировать за пределы кишечника и достичь мезентеральные лимфатические узлы в отсутствии ПЯЛ, что обосновывает патогенетическое значение этих иммунных клеток в ограничении бактериальной дис-семинации и генерализации псевдотуберкулезной инфекции. В совокупности, данные литературы предполагают, что все эти Yop эффекторы совместно вносят вклад в ПЯЛ-резистентный фенотип видов Yersinia и важны для эффективного выхода бактерий «дикого» типа из ПЯЛ.
Современные достижения в изучении патомор-фогенеза псевдотуберкулеза приобретают научно-практическую значимость, связанную с разработкой противоиерсиниозных патогенетически обоснованных вакцинных препаратов. Так, французскими учеными [23, 24] выбрана вакцинная стратегия, основанная на живом, аттенуированном штамме Y pseudotuberculosis, генетически почти идентичном виде Y. pestis, но менее патогенном и генетически более стабильном. Сконструирован штамм, названный V674TnF1, который является сильно аттенуированным и обеспечивает 100 % защиту против бубонной чумы после однократного подкожного введения 107 КОЕ V674pF1, даже при использовании высокой заражающей дозы Y. pestis. W. Sun et al. [25] получили другой аттенуирован-ный штамм Y. pseudotuberculosis, синтезирующий гибридные белки, состоящие из YopE, сшитых с LcrV (V-антиген), супрессирующие воспалительный ответ в ранней стадии инфекции. Животные, орально иммунизированные аттенуированным штаммом Y. pseudotuberculosis, синтезирующим YopE-LcrV, продуцировали высокий уровень секреторного IgA и также были значительно защищены к интраназальному заражению вирулентной Y. pestis (примерно 100 LD50).
Резюмируя вышесказанное, можно заключить, что эволюция представлений о патоморфогенезе псевдотуберкулеза способствует углубленному пониманию сложности и многообразия взаимодействия возбудителя инфекции и макроорганизма, а также дальнейшей разработке ключевых вопросов патологии и специфической профилактики Yersinia-обусловленных болезней.
Конфликт интересов. Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.
Финансирование. Исследование выполнено без привлечения спонсорских средств.
ЛИТЕРАТУРА
1. Сомова Л.М., Андрюков Б.Г., Плехова Н.Г. Проблема иерсиниозов в современном мире // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследования. 2015; 12: 661-667.
2. Сомов Г.П., Покровский В.И., Беседнова Н.Н., Антоненко Ф.Ф. Псевдотуберкулез. - М.: Медицина, 2001. - 204 с.
3. Авцын А.П., Исачкова Л.М., Жаворонков А.А. и др. Основные черты патогенеза псевдотуберкулеза // Архив патологии. 1990; 5: 3-7.
4. Исачкова Л.М., Жаворонков А.А., Антоненко Ф.Ф. Патология псевдотуберкулеза. - Владивосток: Дальнаука, 1994.
5. Борисова М.А. Висцеральная патология, патогенез, диагностика и лечение псевдотуберкулеза (дальневосточной скарлатиноподобной лихорадки): Дис. ... докт. мед. наук. - М., 1971.
6. Daniels J.J. Enteric infection with Yersinia pseudotuberculosis. Clinical views on pathogenesis. Contribut. Microbiol. Immunol. 1973; 2: 210-213.
7. El.- Maraghi R.H., Mair N.S. The histopathology of Enteric Infection with Yersinia pseudotuberculosis. Amer. J. Clin. Path. 1979; 71(6): 631-639.
8. Тимченко Н.Ф., Антоненко Ф.Ф. Входные ворота, пути проникновения и распространения Yersinia pseudotuberculosis в теплокровном организме // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 1990;10: 15-19.
9. Аничков Н.М. Морфогенез экспериментальной псевдотуберкулезной инфекции: Дис. ... канд. мед. наук. - Л., 1972.
10. Мазинг Ю.А. Гистологическая и цитохимическая характеристика экспериментальной и спонтанной псевдотуберкулезной инфекции: Дис. канд. мед. наук. - Л., 1982.
11. Сомова Л.М., Плехова Н.Г., Дробот Е.И. Новые аспекты патологии псевдотуберкулеза // Архив патологии. 2012; 74(3): 60-64.
12. Галанкин В.Н., Токмаков А.М., Боцманов К.В. О структурных основах снижения неспецифической антибактериальной резистентности организма, связанной с функционированием системы нейтрофиль-ных лейкоцитов // Архив патологии. 1989; 3: 49-54.
13. Ценева Г.Я., Солодовникова Н.Ю., Воскресенская Е.А. Молекулярные аспекты вирулентности иерсиний // Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия. 2002; 4(3): 248-266.
14. Плехова Н.Г., Сомова Л.М., Дробот Е.И. Метаболизм клеток врожденного иммунитета при бактериальных инфекциях // Биомедицинская химия. 2015; 61(1): 105-114.
15. Сомова Л.М., Плехова Н.Г., Дробот Е.И., Ля-пун И.Н. Патоморфологические изменения при экспериментальной псевдотуберкулезной инфекции, развившейся на фоне теплового стресса // Здоровье. Медицинская экология. Наука. 2015; 60(2): 28-32.
16. Westermark L., Fahgren A., Fallman M. Yersinia pseudotuberculosis efficiently escapes polymorphonuclear neutrophils during early infection. Infect. Immun. 2014; 82(3): 1181-1191. doi: 10.1128/ IAI.01634-13.
17. Андрюков Б.Г., Сомова Л.М., Дробот Е.И., Матосова Е.В. Антимикробная стратегия нейтро-филов при инфекционной патологии // Клиническая лабораторная диагностика. 2016; 61 (12): 825-833.
18. Kolaczkowska E., Kubes P. Neutrophil recruitment and function in health and inflammation. Nat. Rev. Immunol. 2013; 13: 159-175.
19. Martin C.J., Booty M.G., Rosebrock T.R., et al. Efferocytosis is an innate antibacterial mechanism. Cell Host Microbe. 2012; 12: 289-300.
20. Spinner J.L., Winfree S., Shannon J.G. et al. Yersinia pestis survival and replication within human neu-trophils phagosomes and uptake of infected neutrophils by macrophages. J. Leukocyte Biology. 2014; 95. 23-27. doi: 10.1189/ jlb.1112551.
21. Rolän H.G., Durand E.A., Mecsas J. Identifying Yersinia YopH targeted signal transduction pathways that impair neutrophil responses during in vivo murine infection. Cell Host Microbe. 2013; 14: 306-317.
22. Logsdon L.K., Mecsas J. The proinflammatory response induced by wild-type Yersinia pseudotubercu-losis infection inhibits survival of yop mutants in the gastrointestinal tract and Peyer's patches. Infect. Immun. 2006;74:1516-1527.
23. Thorslund S.E., Ermert D., Fahlgren A. et al. Role of YopK in Yersinia pseudotuberculosis resistance against polymorphonuclear leukocyte defense. Infect. Immun. 2013; 81: 11-22.
24. Derbise A ., Hanada Y ., Khalife M . et al. Vaccination against bubone plaque using a live stably capsulated Yersinia pseudotuberculosis // The 11 Intern. Symp. on Yersinia. - 2013. - China, Suzhou, 2013; 21.
25. Sun W., Sanapala Sh., Olinzock J., Curtis R. LCRV delivered Via type III secretion system of live attenuated Yersinia pseudotuberculosis enhances im-munogenicity against plaque / The 11 Intern. Symp. on Yersinia. - China, Suzhou, 2013; 48.
Сведения об авторе
Сомова Лариса Михайловна - НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Г.П. Сомова, главный научный сотрудник лаборатории клеточной биологии и гистопатологии, доктор медицинских наук, профессор. 690087, г. Владивосток, ул. Сельская, 1. Моб. Тел.: 8-914-791-22-18. E-mail: [email protected]
