CC BY
171
ОБЗОРЫ
© КУЛАКОВ Ю.К., 2016
УДК 616.98:579.841.93]-078:577.2.083
Кулаков Ю.К.
МОЛЕКУЛЯРНЫЕ АСПЕКТЫ ПЕРСИСТЕНЦИИ БРУЦЕЛЛ
Федеральное государственное бюджетное учреждение «Федеральный научно-исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Н.Ф. Гамалеи» Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ ФНИЦЭМ им. Н. Ф. Гамалеи Минздрава России) 123098, Москва, ул. Гамалеи, 18.
Бруцеллез - инфекционное, особо опасное зоонозное заболевание животных и человека, вызываемое бактериями рода Brucella, способными выживать, размножаться и персистировать в клетках хозяина. Обзор посвящен персистенции бруцелл, связанной с молекулярными механизмами уклонения бруцелл от систем врожденного и приобретенного иммунитета хозяина и активным воздействием эффекторных белков IV типа секреторной системы бруцелл на клеточные функции хозяина. Понимание молекулярных механизмов персистенции бруцелл может способствовать поиску новых подходов к созданию эффективных средств для профилактики и лечения хронической бруцеллезной инфекции. Ключевые слова: бруцеллез; Brucella; персистенция; врожденный и адаптивный иммунитет; патогенность; IVтип секреторной системы; эффекторные белки.
DOI 10.18821/0208-0613-2016-34-1-3-8
Бруцеллез - бактериальное инфекционное заболевание сельскохозяйственных и диких животных, от которых инфекция передается человеку [1-3].
Социально-экономические последствия бруцеллеза определяются убытками в сфере животноводства и опасностью заболевания для людей, у которых болезнь часто приобретает хроническое течение, приводящее к потере трудоспособности и инвалидности [3, 4].
Инкубационный период при заражении людей возбудителем бруцеллеза составляет 2-4 нед. Неспецифичность клинической картины заболевания в сочетании с высокой восприимчивостью человека к этой инфекции нередко приводят к несвоевременному диагнозу и как следствие - запоздалому лечению. Бруцеллез у людей протекает с рецидивами и в большинстве случаев переходит в хроническую форму, при которой наблюдаются неэффективность существующих схем лечения антибиотиками и осложнения артритами, эндокардитами и др. [2-5].
Научные исследования экспериментальной бруцеллезной инфекции на моделях животных начались в 30-х годах прошлого века в лаборатории бруцеллеза ВИЭМ под руководством П.Ф. Здродовского и позднее П.А. Вершиловой.
Экспедиционная работа в очагах бруцеллеза мелкого рогатого скота на Северном Кавказе в 1933-1936 гг. способствовала практическому изучению патогенеза бруцеллеза на овцах - основных природных хозяевах самого патогенного для людей вида B. melitensis [6]. Экспериментальное инфицирование высоковирулентными штаммами B. melitensis около 500 овец позволило впервые установить бактериологическим методом длительную (более года) персистенцию бруцелл в крови и внутренних органах у 33% животных. Была доказана продолжительность выделения бруцелл с молоком и из родовых путей с исходом инфекции - переходом в хроническое течение или очищению организма от возбудителя [1, 6].
Важное значение в довоенный период для изучения патогенеза имело воспроизведение экспериментальной бруцеллезной инфекции на морских свинках и белых мышах, которые оказались наиболее чувствительными ко всем видам бруцелл. Неодинаковая чувствительность видов животных позволила ввести понятие видового иммунитета. Так крысы и птицы, несмотря на введение больших доз, быстро освобождались от возбудителя [1, 3, 6].
В 50-60 гг. XX века в лаборатории бруцеллеза НИИЭМ им. Н. Ф. Гамалеи изучение патогенеза бруцеллезной инфекции и
особенностей приобретенного иммунитета проводилось параллельно на морских свинках и белых мышах при использовании бактериологических и цитологических методов [2, 3]. В 1952 г. М.И. Чернышева установила, что на судьбу бруцелл в фагоцитах крови влияет незавершенный характер фагоцитоза, в результате которого происходит интенсивное внутриклеточное размножение бруцелл [3, 7]. В 1954 г И.Н. Кокорин и П.А. Вершилова изучили процессы фагоцитоза бруцелл в клетках фагоцитов, фи-бробластов, гистиоцитов и характерное специфическое формирование гранулем из эпителиоидных клеток в паренхиматозных органах инфицированных морских свинок [8]. В 1957 г. М.И. Чернышева показала, что резистентность к инфекции вирулентным штаммом у иммунизированных вакцинным штаммом морских свинок в основном связана с активацией иммунных макрофагов и лизисом бруцелл [3, 7].
Таким образом, в 50-е годы прошлого века эти авторы одними из первых в мире показали важность клеточно-фагоцитарного механизма - главной защитной реакции при бруцеллезе - на способность развития и персистенции бруцеллезной инфекции в организме животных с разной иммунологической реактивностью [2, 3, 7, 8].
В настоящее время по фенотипическим, вирулентным свойствам и адаптации к основному хозяину бактерии рода Brucella отнесены к 11 видам: B. abortus (крупный рогатый скот), B. suis (свиньи, зайцы, олени, мышевидные грызуны), B. melitensis (мелкий рогатый скот), B. neotomae (кустарниковые крысы), B. ovis (бараны), B. canis (собаки), B. ceti (китообразные морские млекопитающие), B. pinnipedialis (ластоногие морские млекопитающие), B. microti (серые полевки), B. inopinatae (специфический хозяин не определен) и новый вид B. papionis (приматы baboons Papio spp.) [9-11].
Для человека патогенными являются изоляты следующих видов бруцелл: B. melitensis, B. abortus, B. suis и B. canis. Не получены доказательства патогенности в отношении человека видов B. ovis, B. neotomae, B. microti и B. papionis [11], но виды B. ceti, B. pinnipedialis и B. inopinatae способны вызвать инфекционный процесс у человека [9, 10].
Все виды бруцелл показали сходство организации структуры геномов и высокий процент ДНК идентичности (> 94%) на ну-клеотидном уровне [9-12]. При этом вид B. melitensis имеет наиболее близкое генетическое родство с B. abortus, а вид B. suis - с B. canis. Геномные различия между видами бруцелл связаны с уникальными видовыми инсерциями, делециями ДНК фрагментов и с распределением псевдогенов. Для всех видов бруцелл выявлено 13 общих основных регионов, и 15 регионов, приобретенных посредством горизонтального переноса, кодирующих основные факторы вирулентности [9, 10, 12].
Бруцеллы не имеют классических факторов вирулентности, действующих наподобие токсинов, приводящих к прямому повреждению клеток хозяина [9, 10, 12].
Для бруцелл характерна общая скрытая (stealth) стратегия незаметного проникновения в клетки хозяина без полномасштабной воспалительной реакции на начальных стадиях инфекции, с супрессией системы врожденного иммунитета хозяина [13-15].
Возбудитель бруцеллеза способен выживать и размножаться в профессиональных (моноциты и макрофаги), и в непрофессиональных (трофобласты, фибробласты, дендритные клетки) фагоцитах, а также в эпителиоидных видах клеток. [3, 6-8, 10, 13-15]. Моно-
циты играют важную роль в распространении бруцелл в органах хозяина (селезенка, печень, мозг, сердце, кости и др.) [3, 13].
Хроническое течение бруцеллезной инфекции связано со способностью бруцелл как уклоняться от системы врожденного иммунитета хозяина, так и напрямую воздействовать на нее, а также с созданием оптимальных условий взаимодействия с макроорганизмом для внутриклеточного размножения и перси-стенции [3, 13-15].
В обзоре рассматриваются вопросы, связанные с молекулярными аспектами взаимодействия бруцелл с хозяйскими клетками, способствующими персистенции возбудителя, и ролью сигнальных систем микро- и макроорганизмов в этом противостоянии.
Пассивное ускользание бруцелл от системы врожденного иммунного ответа макроорганизма
Система врожденного иммунитета различает консервативные патоген-ассоциированные молекулярные структуры (ПАМС) микроорганизмов, которые распознаются специальными рецепторами TLRs (Toll-like receptors) [13, 16]. Последние подвергаются конформационным изменениям, взаимодействуют с внутриклеточными адаптерными молекулами и ведут к каскаду сигнальных событий c активацией ключевых транскрипционных факторов NF-kB и АР-1, которые запускают синтез ци-токинов, хемокинов и антимикробных пептидов для остановки инфекции [16].
Все виды бруцелл вырабатывают особую форму липида А в структуре липополисахарида (ЛПС), что позволяет им уклоняться от распознавания через TLR4. Липид А бруцелл содержит гораздо больший остаток жирных кислот (С28) по сравнению с ЛПС энтеробактерий (С12-С16), и эта модификация значительно снижает его эндотоксические свойства, уменьшая активность TLR4 [13, 16].
Бруцеллы также синтезируют модифицированный флагеллин, который не индуцирует TLR5 доменного рецептора иммунных клеток. В результате флагеллин бруцелл является слабым индуктором 1Ы5-опосредованных воспалительных реакций [16].
Путь активации системы комплемента включается при контакте с поверхностными бактериальными полисахаридами ЛПС грамотрицательных бактерий [17]. Пути активации комплемента и бактериальных конкретных TLRs действуют совместно и помогают макроорганизму организовывать соответствующий угрозе иммунный ответ c притоком нейтрофилов и др. [16].
Важной особенностью ЛПС бруцелл является его способность уменьшать связывание с компонентом С3 системы комплемента [17], который ковалентно связывает гидроксильные остатки на поверхности бактерий. Иммунодоминантные поли-сахаридные О-антигены из ЛПС патогенных бактерий содержат обильные свободные гидроксильные остатки, связывающие C3. Но полисахаридный О-антиген бруцелл состоит из линейного гомополимера (1,2-связанный 4,6-дидезокси-4-формамидо-альфа-Д-маннопиранозил), который не обеспечивает полного связывания C3 и останавливает синтез противовоспалительных компонентов системы комплемента C3a и С5а [16, 17].
Таким образом, бруцеллы способны ускользать от типичного ответа врожденной иммунной системы макроорганизма на грам-отрицательные бактерии за счет измененной структуры основных молекулярных ПАМС - ЛПС и флагеллина.
Роль типа IV секреторной системы во внутриклеточном развитии бруцеллезной инфекции
Ключевой фактор вирулентности бруцелл Т4СС (тип IV секреторной системы) был идентифицирован в 1999 г. [18]. Этому открытию предшествовал молекулярно-генетический анализ мутанта B. suis TnBlaM N364, неспособного размножаться в культуре клеток HeLa [19], который позволил в конце 90-х гг. определить генетический базис Т4СС. Двенадцать структурных генов virB1-12, как и у наиболее изученных гомологов virB Agrobacterium tumefaciens [18], кодируют белковые компоненты Т4СС и формируют функциональный оперон, консервативно присутствующий у всех видов бруцелл [10].
Большинство virB генов необходимо для внутриклеточного развития бруцелл в макрофагах, что установлено при изучении изогенных мутантов по virB генам (virB2 - virB6, virB8 - virB11), которые оказались неспособными размножаться и персистиро-
вать в культуре клеток макрофагоподобных клеточных линий in vitro [18, 20].
Кислая среда фагосомы (рН 4,5-5,0) макрофага является стимулом, который индуцирует экспрессию всех генов virB оперона [21], что обеспечивает функционирование VirB белков при формировании трансмембранного комплекса.
Вакуоль, содержащая бруцеллы, BCV (Brucella-containing vacuole), взаимодействует с конца эндосомы/лизосомы, приобретая их маркеры LAMP-! CD63 и Rab7 [22-24]. В процессе движения дикий тип бруцелл убирает эти лизосомальные маркеры из вакуоли и приобретает маркеры эндоплазматического ретикулума (ЭР) [22, 24]. В противоположность этому VirB мутанты остаются связанными с лизосомой, теряют жизнеспособность и подвергаются протеолитической деградации [23].
Таким образом, участие Т4СС в движении бруцелл внутри макрофага с установлением в ЭР репликативной ниши является одним из механизмов, который способствует внутриклеточному распространению и персистенции бруцелл [11].
Репликативная ниша бруцелл в ЭР содержит не только маркер ЭР calreticulin, но и 2 белка, Rab2 и GAPDH, которые регулируют движение BCV между ЭР и везикулярными трубчатыми отсеками (VTC) - отделениями в секреторном пути между ЭР и аппаратом Гольджи, в котором белки сортируются для последующей сборки [25]. Эти компоненты BCV имеют решающее значение для последующей способности внутриклеточного размножения бруцелл.
Т4СС требуется для выживания и персистенции in vivo, что экспериментально доказано на мышиной и козьей моделях инфекции (последняя модель - натуральный природный хозяин для бруцелл) [20, 26, 27].
Индуцирование Т4СС происходит уже на ранних стадиях системной колонизации в клетках селезенки мышей, при этом virB-мутанты с дефектом функции Т4СС не активируют экспрессию генов, связанных с воспалением и иммунитетом [28]. Это положение подтверждает, что функционирование Т4СС распознается системой врожденного иммунитета. Штаммы B. abortus и B. melitensis дикого типа индуцируют экспрессию цитокинов, хемокинов и интерферон-индуцируемых генов, что свидетельствует об активировании системы врожденного иммунного ответа при функционировании Т4СС [29, 30], хотя и значительно меньше, чем у таких бактерий, как S. typhimurium [13], которые не уклоняются от системы врожденного иммунитета.
Персистенция бруцелл in vivo в органах чувствительных животных сопровождается воспалительной реакцией. Одним из первых ответов на бруцеллезную инфекцию является продукция интерферона гамма (iFNgamma) CD4+ и CD8+ Т-лимфоцитами и NK клетками - природными киллерами [13]. Было показано, что мыши, зараженные VirB-мутантами бруцелл, снижают выработку IFNgamma CD4+ Т-клетками [28].
Повышение уровня IFNgamma вызвано функцией Т4СС бру-целл и способствует поляризации иммунного ответа на Т-хелпер 1 (Th1), в то время как VirB-мутанты приводят больше к Th2-ответу и быстрому появлению IgM и IgG антител в циркулятор-ном русле [29].
Эти эффекты могут происходить как в результате прямого воздействия эффекторов Т4СС на инфицированные клетки, либо косвенно, в результате внутриклеточного выживания вирулентных бруцелл в отличие от лизосомальной деградации virB-мутантов [22, 23, 30].
Активное воздействие эффекторных белков Т4СС на сигнальные пути врожденного иммунного ответа
В течение продолжительного периода (1999-2008 гг.) не было получено экспериментального подтверждения, что Т4СС используется бруцеллами для транспорта эффекторных белков - медиаторов, которые могут создать оптимальную внутриклеточную среду для персистенции бруцелл внутри клеток иммунной системы, помогая им активно преодолевать защитные механизмы хозяина и вызывать хроническое течение инфекции [16]. После открытия Т4СС бруцелл потребовалось 9 лет для идентификации с помощью современных молекулярных клеточных технологий их первых эффекторных белков [31].
В 2008 г. группе американских исследователей во главе с R. Tsolis удалось идентифицировать первые кандидатные мо-
лекулы белков VceA, VceB и VceC [31]. Функция реализации этих белков оставалась гипотетичной и связывалась с участием в молекулярных механизмах взаимодействия со структурами ЭР и ингибирования сигнальных путей системы врожденного иммунитета хозяина, для обеспечения внутриклеточной адаптации и персистенции бруцелл. Роль эффекторов Т4СС также может заключаться в удалении после интернализации бруцелл эндосо-мально лизосомальных маркеров, и функционировании в перехвате трафика между ЭР и аппаратом Гольджи [31, 32].
В настоящее время изучение роли различных эффекторных белков Т4СС является приоритетным направлением во многих лабораториях мира [32-37].
Белки BtpA (Btpl/TcpB) и BtpB секретируются при проникновении бруцелл в хозяйские клетки и с большой долей вероятности С. Felix и соавт. [37] относят их к эффекторным белкам Т4СС бруцелл. Эти белки принадлежат к классу бактериальных белков, впервые описанных у сальмонелл, имеющих гомологию с областью эукариотического То11/интерлейкина-1 рецептора -консервативного TIR-домена, который присутствует в эукарио-тических адаптерных белках MyD88, MAL, TIRAP из сигнальных систем с участием TLRs [38-40].
Белки BtpA (Btpl/TcpB) и BtpB, связывают PI (4,5)P2 (фосфатидилинозитол-4,5-дифосфат), который требуется для иммунологического синапса на мишеневые клетки. Домен TIR позволяет этим белкам бруцелл связывать фосфоинозитиды и локализоваться на плазматической мембране и компонентах ци-тоскелета эукариотической клетки [38-41]. Таким образом, эф-фекторный белок TcpB бруцелл вызывает деградацию сигнального проводящего адаптерного белка MAL, в результате которой ингибируются TLR2 и TLR4 сигнализации и происходит активация транскрипционного фактора NF-kB. В результате снижается выработка противовоспалительных цитокинов фактора некроза опухолей альфа (TNF а) и интерлейкина-12 (IL-12) с задержкой созревания и активации дендритных клеток, что обеспечивает условия для развития инфекции [40, 41].
Мутанты B. melitensis по гену белка TcpB не подавляли созревание дендритных клеток и отличались снижением вирулентности в культуре мышиных макрофагов in vitro. Применение интерферон-дефицитной мышиной модели на начальных этапах инфекции (IRF-/-) показало неспособность этих мутантов распространяться от места инъекции в органы животных в отличие от штаммов дикого типа [16, 41].
Участие Т4СС в модулировании приобретенного иммунного ответа
Сигнализация между иммунной системой хозяина и бру-целлами может приводить к ликвидации возбудителя, или к развитию внутриклеточного персистирования. Протекция от инфекции патогенными видами бруцелл зависит от клеточно-опосредованного иммунитета - профессиональных антиген-презентирующих фагоцитов АРС, Th1 поляризации иммунного ответа и CD8+ Т цитотоксических лимфоцитов (CTL) [42, 43]. C другой стороны, Brucella использует различные стратегии для уклонения от воздействий как врожденного, так и адаптивного иммунных ответов и адаптации к внутриклеточному выживанию и персистенции [13-16, 41-43].
Эффекторный белок TcpB также представляет собой новый эффектор ускользания от адаптивной системы иммунитета, вызывая задержку антиген презентации через главный комплекс гистосовместимости (МНС) класс молекул I в аппарате Гольджи макрофагов человека, что приводит к ингибированию CD8+ ци-тотоксических Т-клеточных реакций [43]. В результате не происходит убийства клеток-мишеней, экспрессирующих антигенные пептиды бруцелл, и подавляется выработка Th1 цитокинов (IFNy, TNFa и IL-2), что способствует уклонению бруцелл от адаптивного иммунитета хозяина и доказывает новые возможности скрытой (stealth) стратегии бруцелл [13-15].
Таким образом, снижение способности клеток иммунной системы хозяина обнаруживать молекулярные структуры бру-целл через TLR2, TLR4 и TLR5, ингибирование CD8+ цитоток-сического эффекта Т-лимфоцитов, ухудшает иммунологический потенциал систем врожденного и приобретенного иммунитета против бруцелл. В результате этих особенностей бруцеллы предупреждают выработку типичного антибактериального ответа на
свое внедрение (приток нейтрофилов к месту инфекции, синтез противовоспалительных цитокинов и др.). Это ускользание -ключевая способность бруцелл сохраняться для установления последующей хронической инфекции.
Эффекторные белки Т4СС вызывают стресс в ЭР и активируют его сигнальные пути
ЭР - многофункциональная органелла эукариотической клетки, которая участвует в конформационном созревании (фолдинге) около 30% белков, является репликативной нишей для бруцелл и инициирует специальные формы стрессового ответа. Реакция на белки с неправильными конформациями приводит к стрессовому ответу UPR (Unfolded Protein Response), который реализуется посредством нескольких механизмов, действующих зачастую совместно через сигнальные системы, опосредуемые киназами PERK (RNA like endoplasmic reticulum kinase), IRE1 (inositol requiring kinase) и активацией транскрипционного фактора ATF6 [44, 45].
Бруцелла за счет эффекторных белков VceC, TcpB Т4СС инициирует UPR в ЭР инфицированных макрофагов [41, 45]. При бруцеллезной инфекции белок VceC взаимодействует в ЭР с шапероном BiP/Grp78, вызывая UPR, при котором происходит накопление белков c неправильной третичной структурой. Эти белки индуцируют UPR зависимую NF-kB сигнализацию с противовоспалительным цитокиновым ответом хозяйской клетки, что представляет новый сигнальный путь, реализуемый посредством функционирования Т4СС [45].
Новые идентифицированные эффекторные белки BspA, BspB и BSPF [35], которые ингибируют секрецию белка хозяина, также вызывают состояние стресса в ЭР и модулируют секреторные пути хозяина в пользу патогена для обеспечения персистенции бруцелл.
Клеточный стрессовый ответ UPR оказывает глубокое воздействие на важнейшие клеточные процессы: аутофагию, апоптоз, биогенез ЭР и комплекса Гольджи, синтез белка и липидов. Если UPR остается нерешенным - инициируется апоптоз [41, 44, 45].
UPR инициирует аутофагию, что обеспечивает приток питательных веществ и участвует в завершении внутриклеточного жизненного цикла бруцелл, способствует их распространению в соседние клетки [44]. UPR может участвовать во внутриклеточном жизненном цикле бруцелл за счет мобилизации транспорта аминокислот и поддержания биогенезиса липидов. Добавление блокаторов UPR останавливает внутриклеточное размножение бруцелл [41] и может служить средством для профилактики и лечения бруцеллеза.
Таким образом, индукция хозяйской UPR позволяет бруцеллам размножаться в макрофагах, что привело к новому пониманию внутриклеточной персистенции бруцелл.
Роль Т4СС и флагеллы в формировании гранулемы и персистенции бруцелл in vivo
При бруцеллезной инфекции в тканях пораженных органов развивается гранулематозное воспаление [3, 7, 8]. Гранулема образуется преимущественно в лимфатических узлах, в селезенке, печени, костном мозге и в других органах и состоит из эпителиоидных, гигантских и плазматических клеток. Гистологические исследования образцов биопсии при бруцеллезной инфекции показывают формирование эпителиоидных гранулем [3, 7].
Формирование гранулемы - защитная, заградительная реакция хозяина на инвазию бактерий, которые не могут быть элиминированы макрофагами, в результате чего развивается хроническая инфекция с наступлением состояния баланса между вирулентностью патогена и резистентностью хозяина. Роль типичной туберкулезной гранулемы заключается в поддержании персистенции возбудителя путем формирования ниши, для сохранения и размножения, с последующим распространением в различные органы хозяина [46, 47]. Инфицированные микобак-териями туберкулеза животные вырабатывают в гранулеме ци-токины IFNy, IL-12/23p40 и TNFa, которые принимают участие в ее формировании и поддержании [47]. Хотя гранулемы при бруцеллезной инфекции животных описаны давно, расшифровка молекулярных механизмов, приводящих к характерной патологии, только начинается [3, 16]. Как при туберкулезе цитокин
IL-12 сдерживает распространение бруцелл в организме хозяина и участвует в формировании гранулемы, что указывает на аналогичные механизмы инициации и формирования гранулем при этих инфекциях [42, 47].
При персистенции бруцелл Т4СС участвует в стимулировании гранулематозного воспаления в тканях органов. В то время как дикий штамм бруцелл вызывает формирование гранулемы в селезенке мышей, VirB мутанты бруцелл не обладают этим свойством [42]. Т4СС бруцелл индуцирует экспрессию двух ци-токинов, поддерживающих формирование гранулемы - IFNy и IL-12/23p40 [30, 42].
Важную роль в раннем развитии гранулемы при бруцеллезной инфекции играет сигнальное обнаружение белка флагелли-на FliC иммунной системой хозяина [48, 49]. При исследовании иммунных сигнальных путей, запускаемых флагеллином бруцелл для внутриклеточного иммунологического контроля in vivo, было обнаружено, что мутант по синтезу флагеллина AfliC не был способен вызвать раннее (в течение 5 дней) формирование гранулемы в селезенке мышей по сравнению с диким штаммом [49].
Бруцеллы уклоняются от узнавания внеклеточного фла-геллина TLR5 рецептором [16], а цитозольный флагеллин FliC является рецептором для ПЫС4-участника в воспалительном сигнальном пути по формированию белкового комплекса ин-фламмасомы (inflammasome), который активирует каспазу 1, ведущую к контролируемой клеточной смерти - пироптозу (pyrop-tosis) - новой открытой стратегии в борьбе с внутриклеточными бактериями [49].
В настоящее время иследователи пришли к выводу о про-тективной роли флагеллина в различных сигнальних путях при бруцеллезной инфекции, как с участием NLRC4, так и не зависимо от каспазы 1 [49].
Таким образом, Т4СС и белки флагеллы при бруцеллезной инфекции in vivo принимают активное участие во внутриклеточной персистенции и воздействуют на инфицированные клетки, вызывая гранулематозное воспаление.
В случае бруцеллезной инфекции образование гранулемы является результатом противостояния между возбудителем и хозяином, который ограничивает размножение бруцелл. Но из-за опосредованного Т4СС влияния на выживание и персистен-цию бруцелл это противостояние не является достаточным со стороны иммунной системы хозяина для элиминации бактерий в гранулематозном очаге. Для бруцелл характерна хроническая инфекция, и такое противостояние является для них более благоприятным, так как позволяет возбудителю сохраняться продолжительное время до инфицирования нового чувствительного хозяина [49]. Так бруцеллы реализуют эффективную стратегию персистенции, ускользают и модифицируют иммунную систему хозяина, которая может их обнаружить и сформировать адекватный угрозе иммунный ответ.
Белки Т4СС - мишени для поиска потенциальных ингибиторов бруцеллезной инфекции
Неэффективность лечения хронического бруцеллеза антибиотиками связана с внутриклеточной персистенцией возбудителя бруцеллеза.
Для поиска и валидации новых химических соединений, эффективно блокирующих развитие хронической бруцеллезной инфекции перспективной мишенью являются белки Т4СС, для которых известны 3D-кристаллические структуры. У бруцелл два таких структурных белка Т4СС - VirB8 [50] и VirB11 [51] - могут служить основой для изучения структурного предсказания и взаимодействия этих белков между собой и с другими белками системы.
Гексамерная VirB11 АТФаза находится на внутренней мембране и, кроме своей основной доказанной ферментативной активности in vitro, также выступает в качестве сборочного структурного белка для Т4СС и несет общую ответственность за перенос эффекторных молекул в клетки хозяина [51]. VirB11 совместно с другими VirB2-VirB10 белками требуется также для биогенеза пилей и секреции у агробактерий. WB8 является ди-мерным внутренним мембранным белком, который взаимодействует с другими компонентами Т4СС через свой периплазма-тический С-концевой домен, и это является важным фактором в сборке и функционировании всего комплекса Т4СС. На этом
основан анализ для выявления низкомолекулярных ингибиторов VirB8, которые способны привести к нарушению функции всего комплекса Т4СС с ингибированием внутриклеточного размножения бруцелл [50]. Эти белки являются перспективными мишенями для действия антимикробных препаратов.
Мишеневое ингибирующее воздействие на Т4СС, которая определяет персистенцию бруцелл в организме хозяина, позволит полноценно включиться системам иммунитета хозяина и приведет к подавлению хронической бруцеллезной инфекции.
Заключение
Способность патогенных видов Brucella сохраняться и пер-систировать в иммунных клетках хозяина является ключевым условием в патогенезе бруцеллеза. Бруцеллы используют различные стратегии для создания и поддержания внутриклеточной персистенции в клетках хозяина. Подобные стратегии используют родственные бруцеллам протеобактерии для создания и поддержания хронических инфекций в их растительных и животных хозяевах. Сравнительные исследования с близкородственными бактериями Ochrobactrum anthropi открывают понимание эволюционного пути, который прошли бруцеллы, улучшая адаптацию к длительному пребыванию в клетках млекопитающих [9]. Т4СС играет определяющую роль в развитии хронической бруцеллезной инфекции и является одним из ключевых факторов вирулентности бруцелл.
В лечении бруцеллеза отмечается низкая эффективность существующих схем антибиотиков (стрептомицин с тетрациклином или рифампицин), особенно при развитии хронической бруцеллезной инфекции.
Для поиска и валидации новых химических соединений, эффективно блокирующих развитие хронической бруцеллезной инфекции, белки Т4СС с известной 3D-структурой (VirB11 и VirB8) являются перспективными мишенями. Выбор химических соединений проводят на основе молекулярного докинга и предсказанной способности блокировать активный центр белка-мишени с отбором соединений с высокой энергией связывания для VirB-белков. Мишеневое воздействие на факторы вирулентности, позволяющие патогену персистировать в организме хозяина, обезоруживает его перед системой иммунитета хозяина и лишает способности к персистенции.
Таким образом, открывается новый уровень специфического воздействия на инфекционный процесс, что позволит проектировать новые эффективные средства для профилактики и лечения бруцеллеза.
Сведения об авторе:
Кулаков Юрий Константинович - канд. мед. наук, вед. науч. сотр. лаб. бруцеллеза ФГБУ ФНИЦЭМ им. Н.Ф. Гамалеи Минздрава России, Москва,
Федеральное государственное бюджетное учреждение «Федеральный научно-исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Н.Ф. Гамалеи» Министерства здравоохранения Российской Федерации. 123098, Россия, Москва, ул. Гамалеи 18, E-mail: [email protected]
ЛИТЕРАТУРА
1. Здродовский П.Ф. Проблема бруцеллеза применительно к патологии человека. М.: ВИЭМ; 1937.
2. Вершилова П.А., Голубева А.А. Бруцеллез в СССР и пути его профилактики. М.: Медицина; 1970.
3. Вершилова П.А., Чернышева М.И., Князева Э.Н. Патогенез и иммунология бруцеллеза. М.: Медицина; 1974.
4. Цирельсон Л.Е. Желудков М.М. Бруцеллез в России: профессиональные заболевания и трудовой прогноз. Эпидемиология и инфекционные болезни. 2011: 5: 43-7.
5. Цирельсон Л.Е., Желудков М.М., Кулаков Ю.К., Хадарцев О.С., Скляров О.Д. К эпидемиологической и иммунологической оценке очагов бруцеллеза в России. Эпидемиология и вакцинопрофи-лактика. 2012: 5 (66): 18-22.
6. Бруцеллез. Труды экспедиции ВИЭМ по изучению овечьего бруцеллеза (1933-1936) / Под ред. П.Ф. Здродовского. М.: ВИЭМ; 1937.
7. Чернышева М.И. Цитологический метод изучения формирования прививочного иммунитета при бруцеллезе. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 1958; 11: 20.
8. Вершилова П.А., Кокорин И. Н. Течение бруцеллезной инфекции в иммунном организме. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 1954; 1: 27-31.
9. Wattam A.R., Foster J.T., Mane S.P. et al. Comparative phylogenom-ics and evolution of the Brucellae reveal a path to virulence. J. Bac-teriol. 2014; 196 (5): 920-30.
10. Wattam A.R., Abraham D., Dalay O., Disz T.L., Driscoll T., Gabbard J.L. et. al. PATRIC, the bacterial bioinformatics database and analysis resource. Nucleic Acids Res. 2014; 42: D581-91.
11. Whatmore A.M., Davison N., Cloeckaert A., Al Dahouk S., Zygmunt M.S., Brew S.D. et al. Brucellapapionis sp. nov., isolated from baboons (Papio spp.). Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2014; 64: 4120-8.
12. O'Callaghan D., Whatmore A.M. Brucella genomics as we enter the multi-genome era. Brief Funct. Genom. 2011; 10: 334-41.
13. Barquero-Calvo E., Chaves-Olarte E., Weiss D.S., Guzman-Verri C., Chacon-Diaz C., Rucavado A. et. al. Brucella abortus uses a stealthy strategy to avoid activation of the innate immune system during the onset of infection. PLoS One. 2007; 2: e631
14. Martirosyan A., Moreno E., Gorvel J.-P. An evolutionary strategy for a stealthy intracellular Brucella pathogen. Immunol. Rev. 2011; 240: 211-34.
15. Ben Tekaya H., Gorvel J.P., Dehio C. Bartonella and Brucella-weap-ons and strategies for stealth attack. Cold Spr. Harb. Perspect. Med. 2013; 3: H 8.
16. De Jong M.F., Rolan H.G., Tsolis R.M. Innate immune encounters of the (Type) 4th kind: Brucella. Cell. Microbiol. 2010; 12 (9): 1195-202.
17. Hoffmann E.M., Houle J.J. Failure of Brucella abortus lipopolysac-charide (LPS) to activate the alternative pathway of complement. Vet. Immunol. Immunopathol. 1983; 5: 65-76.
18. O'Callaghan D., Cazevieille C., Allardet-Servent A., Boschiroli M.L., Bourg G., Foulongne V. et al. A homologue of the Agrobacte-rium tumefaciens VirB and Bordetella pertussis Ptl type IV secretion systems is essential for intracellular survival of Brucella suis. Mol. Microbiol. 1999; 33: 1210-20.
19. Kulakov Y.K., O'Callaghan D., Ramus M., Liautard J.P., Skavrons-kaya A.G. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 1996; 3: 34-9.
20. en Hartigh A.B., Rolan H.G., de Jong M.F., Tsolis R.M. VirB3 to VirB6 and VirB8 to VirB11, but not VirB7, are essential for mediating persistence of Brucella in the reticuloendothelial system. J. Bac-teriol. 2008; 190: 4427-36.
21. Boschiroli M.L., Ouahrani-Bettache S., Foulongne V., Michaux-Charachon S., Bourg G., Allardet-Servent A. et al. The Brucella suis virB operon is induced intracellularly in macrophages. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2002; 99: 1544-9.
22. Starr T., Ng T.W., Wehrly T.D., Celli J. Brucella intracellular replication requires trafficking through the late endosomal/lysosomal compartment. Traffic. 2008; 9: 678-94.
23. Celli J., de Chastellier C., Franchini D.M. Brucella evades macrophage killing via VirB-dependent sustained interactions with the endoplasmic reticulum. J. Exp. Med. 2003; 198: 545-56.
24. Celli J., Salcedo S.P., Gorvel J.P. Brucella coopts the small GTPase Sar1 for intracellular replication. Proc Natl. Acad. Sci. USA. 2005; 102: 1673-8.
25. Fugier E., Salcedo S.P., de Chastellier C. et al. The glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase and the small GTPase Rab 2 are crucial for Brucella replication. PLoS Pathog. 2009; 5: e1000487.
26. Kahl-McDonagh M.M., Elzer P.H., Hagius S.D. Walker J.V., Perry Q.L., Seabury C.M. et al. Evaluation of novel Brucella melitensis unmarked deletion mutants for safety and efficacy in the goat model of brucellosis. Vaccine. 2006; 24: 5169-77.
27. Zygmunt M.S., Hagius S.D., Walker J.V. et al. Identification of Brucella melitensis 16M genes required for bacterial survival in the caprine host. Microbes Infect. 2006; 8: 2849-54.
28. Rolan H.G., Tsolis R.M. Mice lacking components of adaptive immunity show increased Brucella abortus virB mutant colonization. Infect. and Immun. 2007; 75: 2965-73.
29. Rolan H.G., Tsolis R.M. Inactivation of the type IV secretion system reduces the Th1 polarization of the immune response to Brucella abortus infection. Infect. and Immun. 2008; 76: 3207-13.
30. Roux C.M., Rolan H.G., Santos R.L. et al. Brucella requires a functional Type IV secretion system to elicit innate immune responses in mice. Cell. Microbiol. 2007; 9: 1851-69.
31. De Jong M.F., Sun Y.-H., den Hartigh A.B., van Dijl J.M., Tsolis R.M. Identification of VceA and VceC, two members of the VjbR regulon that are translocated into macrophages by the Brucella type IV secretion system. Mol. Microbiol. 2008; 70: 1378-96.
32. De Jong M.F., Tsolis R.M. Brucellosis and type IV secretion. Future Microbiol. 2012; 7 (1): 47-58.
33. De Barsy M., Jamet A., Filopon D., Nicolas C., Laloux G., Rual J-F. et al. Identification of a Brucella spp. secreted effector specifically interacting with human small GTPase Rab2. Cell. Microbiol. 2011; 13: 1044-58.
34. Marchesini M.I., Herrmann C.K., Salcedo S.P., Gorvel J.-P., Comerci D.J. In search of Brucella abortus type IV secretion substrates: screening and identification of four proteins translocated into host cells through VirB system. Cell. Microbiol. 2011; 13: 1261-74.
35. Myeni S., Child R., Ng T.W., Kupko J.J., Wehrly T.D., Porcella S.F. et al. Brucella modulates secretory trafficking via multiple type IV secretion effector proteins. PLoS Pathog. 2013; 9: e1003556.
36. Duhmer P.H., Valguarnera E., Czibener C., Ugalde J.E. Identification of a type IV secretion substrate of Brucella abortus that participates in the early stages of intracellular survival. Cell. Microbiol. 2014; 16: 396-410.
37. Felix C., Turkoz B.K., Ranaldi S., Koelblen T., Terradot L., O'Callaghan D. et al. The Brucella TIR domain containing proteins BtpA and BtpB have a structural WxxxE motif important for protection against microtubule depolymerisation. Cell. Com. Sign. 2014; 12: 53.
38. Salcedo S.P., Marchesini M.I., Lelouard H., Fugier E., Jolly G., Balor S. et al. Brucella control of dendritic cell maturation is dependent on the TIR-containing protein Btp1. PLoS Pathog. 2008; 4: e21.
39. Radhakrishnan G.K., Yu Q., Harms J.S., Splitter G.A. Brucella TIR domain-containing protein mimics properties of the Toll-like receptor adaptor protein TIRAP. J. Biol. Chem. 2009; 284: 9892-8.
40. Sengupta D., Koblansky A., Gaines J.et al. Subversion of innate immune responses by Brucella through the targeted degradation of the TLR signaling adapter, MAL. J. Immunol. 2010; 184: 956-64.
41. Smith J.A., Khan M., Magnani D.D., Harms J.S., Durward M., Radhakrishnan G.K. et al. Brucella induces an Unfolded Protein Response via TcpB that supports intracellular replication in macrophages. PLoS Pathog. 2013; 9: e1003785.
42. Rolan H.G., Xavier M.N., Santos R.L., Tsolis R.M. Natural antibody contributes to host defense against an attenuated Brucella abortus virB mutant. Infect. and Immun. 2009; 77: 3004-13.
43. Durward M., Radhakrishnan G., Harms J. et al. Active evasion of CTL mediated killing and low qualityresponding CD8+ T cells contribute to persistence of brucellosis. PloS One. 2012; 7 (4): 1-14.
44. Celli J., Tsolis R.M. Bacteria, the endoplasmic reticulum and the unfolded protein response: friends or foes? Nat. Rev. Microbiol. 2015; 13: 71-82.
45. De Jong M.F., Starr T., Winter M.G. Sensing of bacterial type IV secretion via the unfolded protein response. mBio. 2013; 4 (1): e0418-12.
46. Davis J.M., Ramakrishnan L. The role of the granuloma in expansion and dissemination of early tuberculous infection. Cell. 2009; 136: 37-49.
47. Ly L.H., Russell M.I., McMurray D.N. Microdissection of the cytokine milieu of pulmonary granulomas from tuberculous guinea pigs. Cell. Microbiol. 2007; 9: 1127-36.
48. Fretin D., Fauconnier A., Kohler S. et al. The sheathed flagellum of Brucella melitensis is involved in persistence in a murine model of infection. Cell. Microbiol. 2005; 7: 687-98.
49. Terwagne M., Ferooz J., Rolan H.G. et al. Innate immune recognition of flagellin limits systemic persistence of Brucella. Cell. Microbiol. 2013; 15 (6): 942-60.
50. Paschos A., den Hartigh A., Smith M.A. et al. An in vivo high-throughput screening approach targeting the type IV secretion system component VirB8 identified inhibitors of Brucella abortus 2308 proliferation. Infect. and Immun. 2011; 79 (3): 1033-43.
51. Hare S., Bayliss R., Baron C., Waksman G. A large domain swap in the VirB11 ATPase of Brucella suis leaves the hexameric assembly intact. J. Mol. Biol. 2006; 360: 56-66.
Поступила 29.09.15
REFERENCES
1. Zdrodovskiy P.F. [Problema brutselleza primenitel'no k patologii cheloveka]. Moscow: VIEM; 1937. (in Russian)
2. Vershilova P.A., Golubeva A.A. [Brutsellez v SSSR i puti ego pro-filaktiki]. Moscow: Meditsina; 1970. (in Russian)
3. Vershilova P.A., Chernysheva M.I., Knyazeva E.N. [Patogenez i im-munologiya brutselleza]. Moscow: Meditsina; 1974. (in Russian)
4. Tsirel'son L.E., Zheludkov M.M. Epidemiologiya i infektsionnye bolezni. 2011; 5: 43-7. (in Russian)
5. Tsirel'son L.E., Zheludkov M.M., Kulakov Y. K., Khadartsev O.S., Sklyarov O.D. Epidemiologiya i vaktsinoprofilaktika. 2012; 5 (66): 18-22. (in Russian)
6. [Brutsellez. Trudy ekspeditsii VIEM po izucheniyu ovech'ego brutselleza (1933-1936)]. Ed. P.F. Zdrodovskiy. Moscow: VIEM; 1937. (in Russian)
7. Chernysheva M.I. Zhurnal mikrobiologii, epidemilogii i immunobi-ologii. 1958; 11: 20. (in Russian)
8. Vershilova P.A., Kokorin I.N. Zhurnal mikrobiologii, epidemilogii i immunobiologii. 1954; 1: 27-31. (in Russian)
9. Wattam A.R., Foster J.T., Mane S.P. et al. Comparative phylogenom-
ics and evolution of the Brucellae reveal a path to virulence. J. Bac-teriol. 2014; 196 (5): 920-30.
10. Wattam A.R., Abraham D., Dalay O., Disz T.L., Driscoll T., Gabbard J.L. et. al. PATRIC, the bacterial bioinformatics database and analysis resource. Nucleic Acids Res. 2014; 42: D581-91.
11. Whatmore A.M., Davison N., Cloeckaert A., Al Dahouk S., Zygmunt M.S., Brew S.D. et al. Brucellapapionis sp. nov., isolated from baboons (Papio spp.). Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2014; 64: 4120-8.
12. O'Callaghan D., Whatmore A.M. Brucella genomics as we enter the multi-genome era. BriefFunct. Genom. 2011; 10: 334-41.
13. Barquero-Calvo E., Chaves-Olarte E., Weiss D.S., Guzman-Verri C., Chacon-Diaz C., Rucavado A. et. al. Brucella abortus uses a stealthy strategy to avoid activation of the innate immune system during the onset of infection. PLoS One. 2007; 2: e631
14. Martirosyan A., Moreno E., Gorvel J.-P. An evolutionary strategy for a stealthy intracellular Brucella pathogen. Immunol. Rev. 2011; 240: 211-34.
15. Ben Tekaya H., Gorvel J.P., Dehio C. Bartonella and Brucella-weap-ons and strategies for stealth attack. ColdSpr. Harb. Perspect. Med. 2013; 3: H 8.
16. De Jong M.F., Rolan H.G., Tsolis R.M. Innate immune encounters of the (Type) 4th kind: Brucella. Cell. Microbiol. 2010; 12 (9): 1195-202.
17. Hoffmann E.M., Houle J.J. Failure of Brucella abortus lipopolysac-charide (LPS) to activate the alternative pathway of complement. Vet. Immunol. Immunopathol. 1983; 5: 65-76.
18. O'Callaghan D., Cazevieille C., Allardet-Servent A., Boschiroli M.L., Bourg G., Foulongne V. et al. A homologue of the Agrobacte-rium tumefaciens VirB and Bordetella pertussis Ptl type IV secretion systems is essential for intracellular survival of Brucella suis. Mol. Microbiol. 1999; 33: 1210-20.
19. Kulakov Y.K., O'Callaghan D., Ramus M., Liautard J.P., Skav-ronskaya A.G. Genetic and molecular-biological study of Brucella pathogenicity factors. Zhurnal mikrobiologii, epidemilogii i immu-nobiologii. 1996; 3: 34-9. (in Russian)
20. en Hartigh A.B., Rolan H.G., de Jong M.F., Tsolis R.M. VirB3 to VirB6 and VirB8 to VirB11, but not VirB7, are essential for mediating persistence of Brucella in the reticuloendothelial system. J. Bac-teriol. 2008; 190: 4427-36.
21. Boschiroli M.L., Ouahrani-Bettache S., Foulongne V., Michaux-Charachon S., Bourg G., Allardet-Servent A. et al. The Brucella suis virB operon is induced intracellularly in macrophages. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2002; 99: 1544-9.
22. Starr T., Ng T.W., Wehrly T.D., Celli J. Brucella intracellular replication requires trafficking through the late endosomal/lysosomal compartment. Traffic. 2008; 9: 678-94.
23. Celli J., de Chastellier C., Franchini D.M. Brucella evades macrophage killing via VirB-dependent sustained interactions with the endoplasmic reticulum. J. Exp. Med. 2003; 198: 545-56.
24. Celli J., Salcedo S.P., Gorvel J.P. Brucella coopts the small GTPase Sar1 for intracellular replication. Proc Natl. Acad. Sci. USA. 2005; 102: 1673-8.
25. Fugier E., Salcedo S.P., de Chastellier C. et al. The glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase and the small GTPase Rab 2 are crucial for Brucella replication. PLoSPathog. 2009; 5: e1000487.
26. Kahl-McDonagh M.M., Elzer P.H., Hagius S.D. Walker J.V., Perry Q.L., Seabury C.M. et al. Evaluation of novel Brucella melitensis unmarked deletion mutants for safety and efficacy in the goat model of brucellosis. Vaccine. 2006; 24: 5169-77.
27. Zygmunt M.S., Hagius S.D., Walker J.V. et al. Identification of Brucella melitensis 16M genes required for bacterial survival in the caprine host. Microbes Infect. 2006; 8: 2849-54.
28. Rolan H.G., Tsolis R.M. Mice lacking components of adaptive immunity show increased Brucella abortus virB mutant colonization. Infect. andImmun. 2007; 75: 2965-73.
29. Rolan H.G., Tsolis R.M. Inactivation of the type IV secretion system reduces the Th1 polarization of the immune response to Brucella abortus infection. Infect. and Immun. 2008; 76: 3207-13.
30. Roux C.M., Rolan H.G., Santos R.L. et al. Brucella requires a functional Type IV secretion system to elicit innate immune responses in mice. Cell. Microbiol. 2007; 9: 1851-69.
31. De Jong M.F., Sun Y.-H., den Hartigh A.B., van Dijl J.M., Tsolis R.M. Identification of VceA and VceC, two members of the VjbR regulon that are translocated into macrophages by the Brucella type IV secretion system. Mol. Microbiol. 2008; 70: 1378-96.
32. De Jong M.F., Tsolis R.M. Brucellosis and type IV secretion. Future Microbiol. 2012; 7 (1): 47-58.
33. De Barsy M., Jamet A., Filopon D., Nicolas C., Laloux G., Rual J-F. et al. Identification of a Brucella spp. secreted effector specifically interacting with human small GTPase Rab2. Cell. Microbiol. 2011; 13: 1044-58.
34. Marchesini M.I., Herrmann C.K., Salcedo S.P., Gorvel J.-P., Com-erci D.J. In search of Brucella abortus type IV secretion substrates: screening and identification of four proteins translocated into host
cells through VirB system. Cell. Microbiol. 2011; 13: 1261-74.
35. Myeni S., Child R., Ng T.W., Kupko J.J., Wehrly T.D., Porcella S.F. et al. Brucella modulates secretory trafficking via multiple type IV secretion effector proteins. PLoS Pathog. 2013; 9: e1003556.
36. Duhmer P.H., Valguarnera E., Czibener C., Ugalde J.E. Identification of a type IV secretion substrate of Brucella abortus that participates in the early stages of intracellular survival. Cell. Microbiol. 2014; 16: 396-410.
37. Felix C., Turkoz B.K., Ranaldi S., Koelblen T., Terradot L., O'Callaghan D. et al. The Brucella TIR domain containing proteins BtpA and BtpB have a structural WxxxE motif important for protection against microtubule depolymerisation. Cell. Com. Sign. 2014; 12: 53.
38. Salcedo S.P., Marchesini M.I., Lelouard H., Fugier E., Jolly G., Balor S. et al. Brucella control of dendritic cell maturation is dependent on the TIR-containing protein Btp1. PLoS Pathog. 2008; 4: e21.
39. Radhakrishnan G.K., Yu Q., Harms J.S., Splitter G.A. Brucella TIR domain-containing protein mimics properties of the Toll-like receptor adaptor protein TIRAP. J. Biol. Chem. 2009; 284: 9892-8.
40. Sengupta D., Koblansky A., Gaines J.et al. Subversion of innate immune responses by Brucella through the targeted degradation of the TLR signaling adapter, MAL. J. Immunol. 2010; 184: 956-64.
41. Smith J.A., Khan M., Magnani D.D., Harms J.S., Durward M., Rad-hakrishnan G.K. et al. Brucella induces an Unfolded Protein Response via TcpB that supports intracellular replication in macrophages. PLoS Pathog. 2013; 9: e1003785.
42. Rolan H.G., Xavier M.N., Santos R.L., Tsolis R.M. Natural antibody contributes to host defense against an attenuated Brucella abortus virB mutant. Infect. andImmun. 2009; 77: 3004-13.
43. Durward M., Radhakrishnan G., Harms J. et al. Active evasion of CTL mediated killing and low qualityresponding CD8+ T cells contribute to persistence of brucellosis. PloS One. 2012; 7 (4): 1-14.
44. Celli J., Tsolis R.M. Bacteria, the endoplasmic reticulum and the unfolded protein response: friends or foes? Nat. Rev. Microbiol. 2015; 13: 71-82.
45. De Jong M.F., Starr T., Winter M.G. Sensing of bacterial type IV secretion via the unfolded protein response. mBio. 2013; 4 (1): e0418-12.
46. Davis J.M., Ramakrishnan L. The role of the granuloma in expansion and dissemination of early tuberculous infection. Cell. 2009; 136: 37-49.
47. Ly L.H., Russell M.I., McMurray D.N. Microdissection of the cy-tokine milieu of pulmonary granulomas from tuberculous guinea pigs. Cell. Microbiol. 2007; 9: 1127-36.
48. Fretin D., Fauconnier A., Kohler S. et al. The sheathed flagellum of Brucella melitensis is involved in persistence in a murine model of infection. Cell. Microbiol. 2005; 7: 687-98.
49. Terwagne M., Ferooz J., Rolan H.G. et al. Innate immune recognition of flagellin limits systemic persistence of Brucella. Cell. Microbiol. 2013; 15 (6): 942-60.
50. Paschos A., den Hartigh A., Smith M.A. et al. An in vivo high-throughput screening approach targeting the type IV secretion system component VirB8 identified inhibitors of Brucella abortus 2308 proliferation. Infect. andImmun. 2011; 79 (3): 1033-43.
51. Hare S., Bayliss R., Baron C., Waksman G. A large domain swap in the VirB11 ATPase of Brucella suis leaves the hexameric assembly intact. J. Mol. Biol. 2006; 360: 56-66.
Received 29.09.15
MOLECULAR ASPECTS OF BRUCELLA PERSISTENCE
Kulakov Yu. K.
Gamaleya Scientific Research Institute of Epidemiology and Microbiology, Ministry of Health of the Russian Federation, Moscow, Russia
Brucellosis is a dangerous zoonotic disease of animals and humans caused by bacteria of the genus Brucella, which are able to survive, multiply, and persist in host cells. The review is devoted to the Brucella species persistence connected to the molecular mechanisms of escape from innate and adaptive immunity of the host and active interaction of effector proteins of the type IV secretion system with the host's signaling pathways. Understanding of the molecular mechanisms used by Brucella for the intracellular persistence in the host organism can allow us to develop new and effective means for the prevention and treatment of chronic brucellosis infection.
Key words: brucellosis, Brucella, persistence, innate and adaptive immunity, pathogenicity, type IV secretion system, effector proteins
DOI 10.18821/0208-0613-2016-34-1-3-8
