CC BY
84
ПАТОГЕННОСТЬ ЛЕПТОСПИР
Е.Г. Волина, Л.Е. Саруханова
Кафедра микробиологии Российский университет дружбы народов У л. Миклухо-Маклая, 8,117198 Москва, Россия
В статье приведены результаты изучения факторов патогенности лептоспир: адгезив-ности, инвазивности, продукции гемолизина, фосфолипазы, эстеразы и длительности пер-систенции в организме экспериментальных животных.
Лептоспиры являются возбудителями лептоспироза — природно-очаговой зоонозной инфекции, широко распространенной во всем мире. Прежние названия — болезнь Вейля-Васильева, водная лихорадка, болотная лихорадка, болезнь свинопасов, собачья лихорадка и др.
По международной классификации микроорганизмов они относятся к порядку Spirochaetales, семейству Leptospiraceae, роду Leptospira.
Лептоспиры — грамотрицательные спиралеобразно закрученные спирохеты длиной 7-20 мкм, толщиной 0,1-0,15 мкм, имеют 12-18 первичных завитков, плотно прилегающих друг к другу, и вторичные завитки на концах — «крючки», которые придают им форму буквы «S» или «С». Наиболее типичны двухкрючковые лептоспиры, но могут встречаться однокрючковые и даже бескрючковые.
Лептоспиры не образуют спор и капсул, обладают активной подвижностью, совершая вращательные, поступательные, сгибательные движения в жидкой питательной среде, размножаются поперечным делением.
Предполагается, что лептоспиры представляли собой в прошлом одну единую группу сапрофитных микроорганизмов. Предшественники ныне патогенных лептоспир, попав в восприимчивый макрооганизм, изменили свой метаболизм в сторону утилизации органических веществ и выработали механизмы, позволяющие им паразитировать в нем. Естественной средой обитания таких лептоспир стал организм теплокровных 11; 3].
Патогенность микроорганизмов — это видовой признак, формирующийся в процессе филогенетического развития и характеризующий способность вызывать инфекционный процесс в организме хозяина. Патогенность относится к таксономическим категориям, на основании которых микроорганизмы делят на патогенные, условно-патогенные и сапрофитные.
В настоящее время в составе рода Leptospira выделяют 2 вида:
- патогенные лептоспиры — L. Interrogans, паразитирующие в организме людей и животных;
- сапрофитные лептоспиры — L. biflexa, свободноживущие, являющиеся обитателями воды и влажных почв.
У патогенных лептоспир выявлено более 200 серологических вариантов, объединенных по степени антигенного родства в 25 серологических групп, у сапрофит-
ных лептоспир — 63 серовара и 38 серогрупп. Это создает большие сложности при диагностике лептоспироза. Особенно актуальна эта проблема для стран жаркого климата, в которых эта инфекция широко распространена среди людей и животных.
В связи с этим, важным для видовой дифференциации лептоспир явялется определение факторов патогенности, к которым относятся: инвазивносгь, адгезив-ность, продукция токсинов и ферментов агрессии, устойчивость к бактерицидной активности нормальной и иммунной сыворотки, комплементу, фагоцитозу, что обеспечивает способность к длительной персистенции в макроорганизме.
Инвазивносгь обеспечивается спиралевидной формой, высокой штопорообразной подвижностью и положительным вискотаксисом (способностью перемещаться в направлении более вязкой среды), секрецией ферментов распространения.
Адгезия обусловлена белками наружной оболочки. В частности, экспериментально доказана цитоадгезивностъ лептоспир к нефротелию и гепагоцигам с их последующей колонизацией [4; 6].
Эндотоксин является веществом липополисахаридной природы, локализованным во внешней оболочке патогенных лептоспир, и оказывает пирогенное, некротическое и летальное действие.
Экзотоксины, к которым относятся гемолизин и липазы, обеспечивают лептос-пирам способность оказывать повреждающее действие на мембраны клеток. У некоторых сероваров лептоспир обнаружен гликолипопротеиновый цитотоксин.
Ферменты проникновения: гиалуронидаза, фибринолизин, плазмокоагулаза помогают лептоспирам пенетрировать экстрацеллюлярный матрикс слизистых оболочек.
ДНК-азы, эстеразы, уреазы нарушают метаболические процессы в организме хозяина.
В 2003 г. ВОЗ был предложен набор тестов для идентификации патогенных лептоспир:
- определение патогенности;
- рост в присутствии 8-азагуанина;
- рост при 13°С;
- образование сферических форм в 1М ЫаС1;
- постановка ИФА с моноклональными антителами Р9-4.
Определение факторов патогенности лептоспир проводилось специалистами-лепгоспирологами с использованием различных методов в жидких и плотных питательных средах и на биомоделях ( в культурах клеток и организме экспериментальных животных).
В табл. 1 приведены результаты наших исследований по изучению основных токсинов и ферментов агрессии у 60 штаммов патогенных лептоспир, которые были выполнены с использованием плотных питательных сред и лабораторных животных.
Было установлено, что гемолитические свойства лептоспир проявляются по-разному по отношению к эритроцитам некоторых видов животных. Наибольшая активность гемолизина отмечена при воздействии на эритроциты барана. Непостоянно разрушались эритроциты крупного рогатого скота, кур и лошади. Гемолизин патогенных лептоспир не оказывал литического действия на эритроциты кролика, крысы, золотистого хомячка и белой мыши. В литературе имеются данные о том, что механизм действия гемолизина на эритроциты животных разных видов зависит от фосфолипидного состава их оболочек и обусловлен гидролизом входящего в их состав сфингомиэлина с последующим разрушением самого эритроцита [5].
Таблица 1
Факторы патогенности лептоспир
Гемолиз эритроцитов; Фосфолипазная активность на L-лецитине Эстеразная активность на средах с различными Твияами: днк- азная активность Время персистенции в крови и органах зол. хомячков
кролика - + Твин — 20 Г + + 28 -52 час.
Крысы - Твин — 40 +
зол. хомячка - Твин — 60 +
Барана + Твин — 80 -Г
Мыши -
КРС ±
Кур 1 ±
Лошади ±
Выявлена также продукция фосфолипазы патогенными штаммами лептоспир различных серогрупп. Ряд авторов указывал на связь гемолитической и фосфоли-пазной активности, полагая, что разрушение эритроцитов под влиянием лептоспир является результатом совместного действия этих факторов патогенности [8; 7]. Кроме того, фосфолипаза и эстеразы, которые были выявлены нами в экспериментах с использованием нескольких вариантов твина, играют, очевидно, особую роль в патогенности лептоспир [2]. Эти ферменты позволяют им не только активно осуществлять липидный обмен, являющийся важнейшим в их жизнедеятельности, но и обеспечивают течение процессов, способствующих развитию инфекции. Повышается инвазионная способность за счет того, что с помощью фосфолипазы и эстераз патогенные лептоспиры расщепляют жиры и внедряются в ткани и органы, вызывая развитие желтухи, жировое перерождение печени, повышение проницаемости эндотелия сосудистых стенок, что может обусловливать проявления геморрагического синдрома.
Патогенные лептоспиры продуцируют дезоксирибонуклеазу (ДНК-азу) — один из ферментов агрессии, катализирующий распад ДНК .
Определение патогенности и вирулентности лептоспир, как эволюционно закрепленных и наследуемых признаков, проводят с использованием лабораторных животных. Нами исследована способность этих спирохет проникать и определенное время персистировать в организме золотистых хомячков. Установлено, что после внутрибрюшинного инфицирования этих животных, лептоспиры выделяются из крови и органов культуральным методом в течение 24-52 час. и более в зависимости от штамма и его вирулентности. Возможность длительной персистенции в макроорганизме обеспечивается адгезивностью, устойчивостью к бактерицидной активности нормальной сыворотки крови, комплементу, фагоцитозу и другими факторами патогенности. Это согласуется с результатами Pereira М. с коллегами [6], установившими способность вирулентных штаммов лептоспир быстро проникать в Vero- и моноцито-макрофагально подобные клетки J774A.1. При этом отмечена индукция апоптоза этих клеток, что позволяет лептоспирам выживать в организме хозяина, избегая иммуного ответа с его стороны.
Степень патогенности лептоспир, характеризуемая способностью к адгезии, инвазивностью, токсинообразованием и другими признаками, состояние макроорганизма, механизмы и пути заражения, локализация входных ворот инфекции имеют значение в проявлении симптомов и тяжести течения лептоспироза у человека.
Таким образом, изучение патогенности лептоспир при идентификации возбудителей лептоспироза является необходимым и доступным для практических диагностических лабораторий этапом исследования.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ананьина Ю.В., Самсонова А.П. Межвидовое и внутривидовое разнообразие лептоспир: филогенетические, таксономические и экологические аспекты // Вестник Академии Наук. — 2000. — № 1. — С. 18-21.
2. Волина Е.Г., Саруханова Л.Е.,Шкарлат П.Е. Биохимические и генетические аспекты патогенности лептоспир Н Аграрная Россия. — 2002. — № 2. — С. 42-47.
3. Волина Е.Г., Саруханова Л.Е. Экология лептоспир // Ветеринарная патология. — 2004. — № 4. — С. 24-28.
4. Семенович В.Н Микробиолого-морфологическая оценка патогенности леп-тоспир: Автореф. дис... канд. биол. наук. JL, 1988.
5. Bernheimer A.W., Bey R.F. Copurification of Leptospira interrogans serovar pomona hemolisin and spingomyeiinase С // Infect. Immun. — 1984. — Vol. 54. — P. 262-264.
6. Pereire М., Andrade J., Ijacerda М., et al. // Exp.Toxicol. Patol. — 1997. — Vol. 49.
— №6. —P. 505-511.
7. Real G., Segers R., Zeijst B., Gffstra W. Cloning of a Hemolysin Gene from Leptospira interrogans Serovar hardjio // G. Infect, and Immun. — 1989. — P, 2588-2590.
8. Yanagihara Y., Kojtma Т., Mifuchi J. Haemolytic activity of L. Interrogans serovar canicola cultired in protein free medium // Microbiol, a Immunol. — 1982. — Vol. 26. — P. 547-556.
PATHOGENICITY OF LEPTOSPIRAE
E.G. Volina, L.E. Sarukchanova
The Department of Microbiology Peoples’ Friendship University of Russia Miklukho-Maklaya St., 8, 117198 Moscow, Russia
Results of investigation of pathogenicity factors of Leptospirae: invasion, adhesion, haemoly-sin production, phospholypase, estaerase and DNA-ase activity and the time of persistence into the organism of experimental animais are presented.
