Роль антикомплементарной активности реализации персистентных свойств холерных вибрионов

июль №7

11

РОЛЬ АНТИКОМПЛЕМЕНТАРНОЙ АКТИВНОСТИ РЕАЛИЗАЦИИ ПЕРСИСТЕНТНЫХ СВОЙСТВ ХОЛЕРНЫХ ВИБРИОНОВ

В.В. Балахнова, И.Я. Черепахина, О.С. Бурлакова, Р.В. Писанов, В.А. Подройкина, Е.В. Сизова

A ROLE OF ANTICOMPLEMENTARY ACTIVITY IN REALIZATION OF PERSISTENCE OF CHOLERA VIBRIOS

V.V. Balakhnova, I.A. Cherepakhina, O.S. Burlakova, R.V. Pisanov, V.A. Podroykina, E.V. Sizova

ФГУЗ научно-исследовательский противочумный институт Роспотребнадзора, г. Ростов-на-Дону

Показано, что антикомплементарная активность у холерных вибрионов играет определенную роль в патогенности этого возбудителя. При ранжировании штаммов по эпидемической значимости выявлено, что наиболее высокие показатели АКА были характерны для группы токсигенных (ctx+tcp+) штаммов V. cholerae 01 и 0139 серогрупп, выделенных как от людей, так и из объектов окружающей среды во время эпидемических вспышек. Показатели АКА также были высокими у штаммов с набором генов ctx-tcp+. У изолированных из воды холерных вибрионов ctx-tcp— уровень АКА был значительно ниже. Это может свидетельствовать об индуцибельности признака, который максимально проявляется в присутствии системы комплемента в организме людей и гидробионтов.

It was shown that anticomplementary activity (ACA) of Vibrio cholerae plays a certain role in pathogenicity of this causative agent. Strains arrangement in accordance with their epidemic significance revealed that the highest ACA values were characteristic for a group of toxigenic (ctx+tcp+) V. cholerae O1 and O139 strains, isolated during epidemic outbreaks both from people and from the environment. High ACA levels were also found in ctx-ctp+ strains. V. cholerae ctx-ctp- strains, isolated from water sources, had much lower ACA level. This finding could serve as an evidence for inducibility

Продолжающаяся почти сорок лет седьмая пандемия холеры эльтор, появление в 1992 г. холерного вибриона О139 серогруппы обусловили проведение масштабных исследований по изучению генотипа и фенотипа этого возбудителя. Установлено, что большую роль в эволюции холерных вибрионов играет горизонтальный перенос генов от других микроорганизмов, за счет чего модифицируется патогенный и персистентный потенциал возбудителя. На молекулярном уровне охарактеризованы основные детерминанты вирулентности и персистентности V. cholerae, в том числе гены, отвечающие за токсинопро-дукцию, синтез пилей адгезии, колонизацию, продукцию гемолизина, протеаз (хитиназ, липаз и др.), экзополисахарида, играющие важную роль в жизнедеятельности вибрионов в организме человека и в объектах окружающей среды. Но о механизмах персистенции холерных вибрионов, ее регуляции, характере и уровнях фенотипических проявлений признаков, характеризующих сохранение и переживание V еИо1егае О1 и О139 серогрупп, мы знаем по-прежнему немного. Имеются немногочисленные сведения о влиянии на экспрессию факторов персистенции рН среды биотопа, желчи, микробов-симбионтов антибактериальных препаратов и витаминов [5]. Несомненна в этом процессе роль стресса.

Как известно, персистентный потенциал патогенов имеет важное патогенетическое значение в инфекционном процессе и может быть с успехом использован в медицинской практике в диагностике заболеваний и определении их прогноза. Особый интерес в этом плане представляет прогнозирование вибрио-ноносительства, поскольку, как известно, его удельный вес при холере эльтор достаточно высок. Не менее важным является изучение способности холерных вибрионов персисти-ровать в объектах окружающей среды, «поскольку понимание механизмов адаптации бактериальных популяций к условиям внешней среды обусловливает их длительное переживание в природных экосистемах» [6].

Ранее нами были получены данные, характеризующие антилизоцимную (АЛА) и РНК-азную активности холерных вибрионов, резистентность к дезинфектантам и желчи, которые, так же как и АЛА, являются показателями персистирующего потенциала микроорганизмов [7]. В данном исследовании мы сделали попытку изучить антикомплементарную активность (АКА) штаммов V. cholerae О1 и О139 серогрупп, выделенных как от людей, так и из объектов окружающей среды.

Как известно, комплемент играет большую роль в защите макроорганизма от бактерий, но патогенные микробы в процессе эволю-

12

ЗНиСО ИЮЛЬ №7

ции вырабатывают механизмы, позволяющие им избежать уничтожения системой комплемента, а в некоторых случаях даже использовать ее для усиления своей патогенности [4]. Фактически, патогенные микробы патогенны именно благодаря своей способности «обходить», в известной мере, механизмы защиты организма от инфекции. Интерес к изучению антикомплементарной активности у холерных вибрионов возникает потому, что система комплемента «работает» в кишечнике как теплокровных, так и пойкилотермных позвоночных, причем у последних активация проходит даже при низкой температуре (4 °С). Это особенно важно в свете данных о возможности персистенции вибрионов в холодный период в организме гидробионтов (рыб, ракообразных, лягушек, амфибий).

В работе использовано 62 штамма холерных вибрионов О1 и О139 серогрупп, выделенных от больных, вибриононосителей, сточной воды и воды открытых водоемов. Для определении АКА бактерий была использована методика радиального гемолиза в геле [2] с нашими модификациями, в том числе с учетом необходимости соблюдения требований режима работы с возбудителями ООИ, а также устранения гемолитической активности холерных вибрионов, препятствующей определению АКА.

АКА вычисляли по отношению квадрата диаметра опытной зоны гемолиза к квадрату среднего диаметра контрольных зон гемолиза, указанное отношение соответствует доле остаточной активности комплемента в опытной

зоне гемолиза по сравнению с контрольной. Определив накануне измерения активность комплемента в исходной сыворотке (СН50 ед. на 1 мл сыворотки), рассчитывали количество СН50 ед. активности комплемента, инакти-вированное супернатан-том соответствующей бактериальной культуры (анти-СН50). При показателях анти-СН50 от 0,1 до 0,4 АКА оценивалась как низкая, от 0,41 до 0,8 — как средняя, выше 0,81 — как высокая (рис. 1).

1

а а - и и

Рис. 1. АКА У.сИо1егае 01 и 0139 серогрупп

При анализе антикомплементарной активности холерных вибрионов О1 и О139 серогрупп было установлено, что все они, независимо от сроков и места выделения, разрушали комплемент, но в разной степени. Достаточно высокой АКА обладали практически все штаммы О1 се-рогруппы, выделенные от людей и из сточной воды (средние показатели равнялись 0,9—0,98). Низкая (0,21) АКА наблюдалась только у одной культуры, выделенной в 2005 г. от больного ребенка 1 года 3 мес. во время эпидемических осложнений в Каменском районе Ростовской области. Все остальные клоновые культуры из этого очага (от больных, носителей, объектов окружающей среды обладали высокой АКА (0,89—1,03). Какие изменения произошли с культурой после пассажа в недостаточно имму-нологически сформированном организме ребенка неясно, но низкая активность в отношении комплемента сохраняется и после нескольких пересевов на питательных средах.

У штаммов О1 серогруппы, выделенных из воды, показатели были ниже (среднее значение 0,77), чем АКА от людей, но при этом показатели были характерными для средней группы, что свидетельствует об определенной роли АКА в персистенции холерных вибрионов в водной экосистеме.

Нельзя исключать и того, что наличие АКА даже в средних и низких показателях может способствовать персистенции холерных вибрионов в организме гидробионтов.

АКА у всех штаммов О139 серогруппы, в том числе выделенных из воды открытых водоемов, была очень высокой (0,9—0,92). Большую устойчивость к комплементу некоторые авторы объясняют наличием капсулы [3], которая есть у возбудителя холеры Бенгал.

Более наглядно полученные результаты выглядят при сравнении штаммов V. ско1егав О1 серогруппы, ранжированных по эпидемической значимости (табл. 1).

Наиболее высокие показатели АКА имели место в группе токсиген-ных (йх+), обладающих геном токсинкорегули-руемых пилей адгезии (1;ср+) штаммов холер-

июль №7

13

Таблица 1. Характеристика по АКА штаммов

Количество штаммов Наличие генов Средний уровень АКА Средний уровень АКА в группе

Источник выделения ^ А

Больные 10 + + 0,92 ± 0,05

Носители 4 + + 0,96 ± 0,01 0,96 ± 0,06

Сточная вода 1 + + 1,06 ± 0,00

Вода открытых водоемов 4 + + 0,91 ± 0,03

Больные 2 — + 1,03 ± 0,00

Носители 6 — + 0,85 ± 0,23 0,92 ± 0,07

Сточная вода 2 — + 0,91 ±0,02

Вода открытых водоемов 2 — + 0,91 ± 0,02

Больные 1 — - 0,76 ± 0,09

Носители 3 — — 0,93 ± 0,04 0,78 ± 0,19

Сточная вода 12 — — 0,97 ± 0,00

Вода открытых водоемов 1 — — 0,49 ± 0,24

Всего штаммов 48

ных вибрионов О1 серогруппы, выделенных как от людей, так и из объектов окружающей среды во время эпидемических вспышек (0,92—1,06). У штаммов, лишенных гена йх, но сохранивших 1ер, показатели АКА были также высокими (0,91—1,03). В основном, это были культуры, выделенные в 2005 г. в Ростовской области в Каменском районе, когда имело место осложнение эпидемиологической ситуации по холере, при которой превалировали штаммы, изолированные от вибриононосите-лей (30 против 2 больных). И даже в группе не-токсигенных (йх^ер-) V. ско1егав показатели АКА от больных и, особенно, вибриононоси-телей были достаточно высокими (0,76—0,93, соответственно), что свидетельствует о значимости этого признака для больных и носителей. У изолированных из воды V. ско1егае йх-1ер- показатели были ниже (0,49). Возможно, АКА является индуцибельным признаком, максимально проявляющемся в присутствии системы комплемента в организме людей и гидробионтов, поскольку у всех штаммов, изолированных из воды открытых водоемов, независимо от эпидзначимости, показатели были ниже, чем у людей. Изучаемый признак, по всей видимости, контролирует выживаемость бактерий в макроорганизме и в этом смысле оценивается как фактор их персистенции [1].

Сравнение полученных данных по АКА с ранее полученными результатами по определению других признаков персистенции у холерных вибрионов (антилизоцимной, РНК-

азной активностями, билирезистентностью) свидетельствует об их различных функциях. Так, если высокая АКА и билирезистентность свойственны, в основном, штаммам, выделенным от больных, вибриононосителей и сточной воды, которая является показателем наличия холерных вибрионов в популяции людей, то шанс для достаточно продолжительного выживания в объектах окружающей среды имеют варианты холерных вибрионов с высокой антилизоцимной и РНК-азной активностями, обеспечивающими им условия для существования вне организма человека [7]. Все вышесказанное свидетельствует о наличии у холерных вибрионов высокого персистентного потенциала, способствующего их переживанию в различных экосистемах.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Брудастов Ю.А., Дерябин Д.Г. Биологическое значение антикомплементарной активности бактерий //Журнал микробиол., эпидемиол. и иммунобиол.- 1994 приложение (август-сентябрь). С.28—31.

2. Бухарин О.В. Персистенция патогенных бактерий. М.: Медицина, 1999. 366 с.

3. Лобанов В.В. Роль липополисахарида при воздействии комплемента на грамотрица-тельные бактерии //Журнал микробиол., эпидемиол. и иммунобиол. 2004. № 5. С. 114—118.

4. Ройт А., Бростофф Дж., Мейл Д. Иммунология. М.: «Мир», 2000. 582 с.

14

ЗНиСО ИЮЛЬ №7

5. Усвяцов Б.Я., Хуснутдинова Л.М., Пар-шута Л.И. и др. Роль факторов персистен-ции при микроэкологических изменениях в организме человека //Журнал микро-биол., эпидемиол. и иммунобиол. 2006. № 4. С. 58-61.

6. Челдышова Н.Б., Ливанова Л.Ф., Лозовский Ю.В., Смирнова Н.И. Выживаемость в водной среде клинических штаммов V еИо1егае биовара эльтор, связанная с утратой профага СТХф, кодирующего холерный токсин //Холера и патогенные для

человека вибрионы: Матер. пробл. конф. Ростов-на-Дону, 2008. Вып. 21. С.93—95.

7. Черепахина И.Я., Балахнова В.В., Бур-лакова О.С., Помухина О.И., Фецайлова О.П., Гончаров Е.К., Трубникова В.А., Титова С.В., Сизова Ю.В., Подройкина В.А. Экологическая детерминированность некоторых факторов персистенции холерных вибрионов //Холера и патогенные для человека вибрионы: Матер. пробл. конф. Ростов-на-Дону, 2008. Вып. 21. С. 82—86.