L-формы бактерий и чем они опасны. Часть 2.

3. Носительство как форма инфекционного процесса

Персистенция предполагает собой определенный характер взаимодействия патогенного микроба и организма хозяина, выражающегося в феномене бактерио- и вирусоносительства. Если сущностью фазы резервации с позиций патогенного микроорганизма является его антигенная и биохимическая изменчивость, что нашло свое обоснование в концепции стимулированной направленной самоперестройки популяции микроорганизмов, то подобного рода теории о состоянии макроорганизма-бактерио(вирусо)носителя не существует, вследствие чего имеющиеся литературные данные весьма противоречивы. До сих пор, по существу, окончательно не решено, является ли, в частности, бактерионосительство инфекционным процессом со свойственными ему патогенетическими проявлениями или это особая форма инфекции. В то же время понимание закономерностей персистенции микроорганизмов при различных инфекционных процессах имеет важное теоретическое и практическое значение [21].

Дискутабельность вопроса о бактерионосительстве детально рассмотрена в статье О.В.Чаховой и Е.М.Горской [13].

Научные споры вокруг проблемы бактерионосительства являются продолжением спора о норме и патологии, здоровье и болезни, «стерильном» и «нестерильном» иммунитете. Для получения истинного ответа потребуется, очевидно, не одна реформа в устоявшихся взглядах на этот природный феномен. Методологически правильная оценка данного феномена, несомненно, может быть дана только на основе принципа развития, поскольку носительство – динамическое, многоликое явление, присущее не только инфекционному, но и, как установлено в ряде случаев, вакцинальному процессам [11,22]. Будущее в решении проблемы бактерионосительства за новой теорией, синтезировавшей в себе последние достижения биологии, медицины и философской мысли [23].

Отправным моментом в трактовке бактерионосительства с философской точки зрения, очевидно, должно служить положение, согласно которому нормологическое и патологическое – различные качественные проявления в пределах основного качества – приспособительного процесса. «Нормологическое и патологическое находятся в непрерывном движении, причем они меняются местами, переходят одно в другое. Об этом свидетельствуют процессы выздоровления – движение от патологического к нормологическому и процессы заболевания – движение от нормологического к патологическому. В этих процессах происходит постоянный переход одного материального отражения – патологического – в нормологическое, и наоборот. Процессы выздоровления и заболевания, будучи в одно и то же время состояниями здоровья и болезни, показывают, что болезнь и здоровье не изолированы друг от друга. В обоих случаях переходу одного состояния в другое, процессам заболевания и выздоровления предшествуют продромальные явления» [23].

Такой подход, по нашему мнению, в состоянии наиболее полно отразить сущность бактерионосительства как переходного, динамического состояния между нормой и патологией. Поэтому феномен бактерионосительства не может быть определен однозначно только как норма или только как патология. Сущность этого феномена – в динамичности процесса с присущими ему временными связями и характеристиками.

Следует подчеркнуть, что нерешенной проблемой остается и терминологическая путаница в понимании сущности бактерионосительства с общебиологических и клинических позиций. Понимание этого явления с общебиологических позиций гораздо шире, чем чисто медицинское. Общебиологическая трактовка феномена носительства отражает эволюционный подход к носительству как к проявлению универсально распространенного в мире микроорганизмов явления персистенции. Это предполагает собой многообразие форм проявления носительства патогенных микробов, начиная от тех форм, при которых оказывается наибольший вред хозяину, и кончая крайними случаями мутуализма (симбиоза), в результате которого оба партнера выигрывают [12,13].

Согласно чисто медицинскому представлению, отличительной чертой бактерионосительства является длительное пребывание микробов в организме хозяина, существенно превышающее сроки выделения при острых инфекциях. При этом у макроорганизма отсутствуют существенные видимые (клинические), доступные диагностированию изменения, присущие данному заболеванию [24].

Мнения медиков о сущности бактерионосительства разделились. Так, анализ результатов клинических и лабораторных исследований позволил сторонникам «патогенетических» взглядов составить определенное мнение о носительстве как о своеобразном патологическом процессе, являющемся субклинической формой инфекционного процесса [24-26]. Принципиальной особенностью патогенеза бактерионосительства при инфекциях с внутриклеточной локализацией возбудителя является то, что возбудитель взаимодействует с макроорганизмом, находясь внутри клетки хозяина [27]. Считается, что в основе скрытых форм инфекции, к числу которых сторонники теории «здорового» заразоносительства относят феномен бактерионосительства, лежит динамическое равновесие между макро- и микроорганизмом [13]. Это равновесие обеспечивается наличием с обеих сторон соответствующих механизмов защиты противоположного действия. Одним из таких механизмов у внутриклеточных бактерий является способность к внутриклеточной персистенции, а у макроорганизма – факторы иммунитета [28].

Известно, что ведущая роль в протективном иммунитете при инфекциях с внутриклеточной локализацией возбудителя принадлежит тому регуляторному пути, при котором Т-хелперы не усиливают образование антител против антигенов возбудителя, а способствуют реакциям клеточного иммунитета – активации макрофагов и Т-хелперов. Повышенная восприимчивость к внутриклеточным паразитам связана с тем, что Т-хелперы, необходимые для активации макрофагов, у восприимчивых организмов, в частности у мышей, плохо распознают (или вообще не распознают) антигены возбудителя на макрофагах в связи со снижением экспрессии на последних антигенов 1а, при участии которых происходит взаимодействие макрофагов и Т-хелперов. При различных бактериальных инфекциях происходит активация неспецифических супрессорных клеток (Т-лимфоцитов, макрофагов) и специфических супрессоров, подавляющих иммунный ответ на антигены возбудителя инфекции [21].

Для персистентных форм инфекции характерна супрессия иммунного ответа. Один из способов персистенции внутриклеточных паразитов – избирательное «заселение» зрелых макрофагов первого типа, несмотря на наличие на клеточной поверхности последних антигенов 1а. Персистирование возбудителя в макрофагах второго типа, не экспрессирующих антигены 1а на клеточной поверхности и активирующих Т-супрессоры, – путь, ведущий к тяжелым, неконтролируемым иммунной системой последствиям [21,29].

Таким образом, указанное равновесие между макро- и микроорганизмом при бактерионосительстве относительно неустойчиво и временно. Оно неизбежно сменяется появлением новых, еще более сложных противоречий [25,30,31], в частности, может сопровождаться периодической манифестацией инфекции – появлением клинических симптомов (хроническая форма), протекать бессимптомно без выделения микроба (латентная форма) или с постоянным выделением без клинических симптомов (собственно персистентная форма). Динамичность процесса бактерионосительства детерминируется молекулярными, клеточными изменениями организма-бактерионосителя. Поэтому отсутствие существенных видимых изменений, присущих тому или иному заболеванию (клиническая форма, особенности течения), не означает, что инфекционного процесса нет, а лишь свидетельствует о том, что изменения, вызванные этим процессом, лежат ниже разрешающей способности применяемых методов индикации и исследования [19,32]. В связи с этим особую актуальность приобретает вопрос о скрытых функциональных сдвигах в ходе инфекционного процесса – иммунологических, иммунохимических, биохимических, нейрогуморальных, физиологических, морфологических [19]. Эти показатели нарушения гомеостаза зачастую, в случае отрицательных данных бактериологического анализа, служат единственным доказательством наличия инфекционного процесса и веским дополнением к микросимптоматике субклинической инфекции.

Одним из самых веских аргументов в пользу наличия бессимптомно протекающего носительства служит выявление возбудителя [24]. Следует подчеркнуть, что индикация персистирующих микроорганизмов, особенно с дефектной клеточной стенкой, связана со значительными трудностями. Традиционные методы обнаружения L-вариантов не удовлетворяют современным требованиям, предъявляемым клиницистами к диагностике. Они недостаточно чувствительны и позволяют получать ответ лишь спустя длительное время, так как основаны на культуральном исследовании, включающем выделение L-форм из патологического материала, изучение их биохимических и морфологических свойств, нередко измененных и резко отличающихся от признаков родительских бактерий. Поэтому важным методическим приемом является применение методов молекулярной биологии для раскрытия особенностей длительного взаимодействия микробов и хозяина, разработка методов лабораторной диагностики [15,32,33].

В свете вышесказанного феномен бактерионосительства следует считать ведущей причиной формирования бессимптомных форм инфекционного процесса.

4. Носительство при некоторых особо опасных инфекциях и роль L-форм в этом феномене

Хотя в настоящее время число заболеваний, при которых обнаружено существование той или иной формы носительства, значительно расширилось и практически нет инфекции, для которой категорически отрицалось бы наличие заразоносительства, каждой нозологической форме присущи отличительные признаки – частота и механизм возникновения биологического процесса, его продолжительностью, пути и массивность выделения носителем возбудителя и др. [34]. Несмотря на особенности, присущие носительству при той или иной инфекции, оно может иметь и ряд общих характерных признаков, касающихся типов его проявления, патогенеза, характера и механизма персистирования и т.д. Одним из таких признаков является возможный механизм формирования инаппарантных форм инфекционного процесса – феномен L-трансформации.

Литературные данные о бактерионосительстве при ряде инфекций (брюшном тифе, сальмонеллезе, бактериальной дизентерии, дифтерии, менингите, скарлатине, туберкулезе и др.) и роль L-форм бактерий в этиологии этих заболеваний столь многочисленны и бесспорны, что не нуждаются в дополнительном обсуждении [5]. В то же время вопрос носительства при ряде особо опасных инфекций с позиций феномена L-трансформации остается открытым.

4.1. L-формы в носительстве при чуме

Хотя чума является классическим примером острой инфекции [35], в обширной литературе по этому особо опасному инфекционному заболеванию имеются фактические данные о выявлении бессимптомного носительства чумных бактерий среди людей и у наиболее восприимчивых к чуме животных. Эти сведения подробно описаны в монографии И.Р.Дробинского [34] и обзоре О.В.Дорожко [36] и позволяют заключить, что носительство чумных бактерий – явление закономерное. Оно имеет большое значение в патогенезе, эпидемиологии и эпизоотологии чумы [35,37-46].

В изучении биологии чумного микроба существенное место занимает исследование стабильности микробных популяций в меняющихся условиях обитания. Решение этого вопроса является важным для определения возможного спектра изменчивости возбудителя чумы в естественных условиях и, в конечном итоге, решения вопроса об эпизоотологической роли измененных форм [47-50].

Возбудитель чумы – Yersinia pestis, являясь пластичным микробом, приспособленным к существованию в организме разных видов носителей и переносчиков, обладает широким диапазоном изменчивости, позволяющим ему переживать неблагоприятные условия. Сложное взаимодействие чумного микроба с многообразными факторами среды обитания, когда возбудитель неизбежно пребывает в организме гомойотермного (теплокровного) животного-носителя инфекции и пойкилотермного членистоногого – переносчика инфекции, отражается на основных свойствах микроба. Физиологическое состояние организма хозяина и переносчика – основные условия существования чумного микроба. В блохах, являющихся переносчиками чумы, для микроба создаются условия, резко отличающиеся от таковых в организме теплокровных животных. Установлено, что одной из реакций на смену условий является сдвиг температурного оптимума размножения чумного микроба в блохах до уровня оптимума жизни соответствующего вида переносчика. Это приводит, в свою очередь, к последовательному изменению морфологии микроба от палочковидных до шаровидных форм [51].

Среди возможных форм изменчивости, направленных на сохранение возбудителя чумы в меняющихся условиях среды, – феномен L-трансформации [52]. Возросший интерес к L-формам Y.pestis связан, прежде всего, с решением вопроса о механизме сохранения возбудителя в межэпизоотический период [53]. Гипотеза о роли атипичных штаммов чумных бактерий в поддержании эпизоотий нашла свое подтверждение доказательством возможности их существования в естественных условиях [54]. В 1979-1980 г.г. в Или-Каратальском междуречье было выделено от больших песчанок 19 штаммов, идентифицированных как формы несбалансированного роста и нестабильные культуры L-форм чумного микроба [57].

Доказательство существования L-форм бактерий чумы в природе было подготовлено и дополнено многочисленными экспериментальными исследованиями на различных по чувствительности к чуме лабораторных животных.

Шаровидные формы возбудителя чумы в живом организме наблюдали многие исследователи. Еще Д.К.Заболотный [56] отмечал, что обнаружение шаровидных форм микроба в размягченных бубонах столь же типично, как и выявление палочковидных форм при остром течении чумной инфекции. L-формы чумного микроба обнаруживаются как в иммунном, так и в неиммунном организме. В свою очередь образование L-вариантов чумных бактерий в организме неиммунных животных может происходить в результате обычного течения чумной инфекции [57,58]; под влиянием антибиотикотерапии [59]; в диффузионных камерах, имплантированных в организм животных [60].

В.М.Туманский, А.Козловская [61] после заражения иммунных морских свинок вирулентной культурой в мазках из органов павших на 5-15 сутки животных наблюдали образование шаровидных форм возбудителя. Margoy E., Brison J. [56] обнаружили шаровидные формы бактерий чумы в начальной фазе инфекции у морских свинок, а Pollitzer – в органах получавших сульфадиазол мышей. Введение пенициллина или специфической противочумной сыворотки (индукторов L-трансформации) после заражения лабораторных животных вирулентной культурой сопровождалось образованием L-форм [56,62] чумного микроба. Г.Г.Сонин [63], наблюдая за изменениями морфологии Y.pestis при длительном пребывании в организме иммунных животных, отмечал наряду с удлиненными и раздутыми палочками кольцевидные формы и шары. А.М.Кишеневский [64] в паренхиматозных органах морских свинок также обнаруживал более 90% шаровидных форм.

Экспериментальное изучение патогенности L-форм бактерий является одним из важных этапов исследования роли этих микроорганизмов в инфекционных процессах. Реакция лабораторных животных на экспериментальное инфицирование L-формами зависит от вида и штамма L-форм (стабильность, способность к реверсии), вида животного, методов и кратности введения инфекта [65] и места локализации его в организме. Известно, что бактерии с дефектной клеточной стенкой быстро лизируются в перитонеальном экссудате и крови [66, 67]. В связи с этим внутривенное и внутрибрюшинное инъецирование заразного материала нежелательно [56]. Кроме того, характер персистирования L-форм и их реверсия in vivo во многом зависят от метода получения L-вариантов бактерий, их стабильности и способности к реверсии [68]. Так, литиевые, пенициллиновые, сывороточные сферопласты и сферопласты у агонизирующих животных легко реверсируют в бактериальную форму при высеве на плотный агар. Для реверсии в исходную форму сферопластов, полученных в культуре ткани и у грызунов в инкубационном периоде, у выздоравливающих и при затяжном течении чумы, требуются специальные среды [56]. L-варианты начального этапа L-трансформации (например, литиевые сферопласты ) in vivo быстро реверсируют. Реверсия культур на позднем этапе L-трансформации затруднена [53].

В опыте А.М.Кишеневского [64] литиевые сферопласты чумного микроба [69] реверсировали в палочковидную форму, начиная с 4-5 суток после заражения морских свинок. Особенно много бактериальных форм встречалось у животных в периоде fujybb и у погибших животных. При вскрытии животных, зараженных литиевыми сферопластами и исходными бактериями чумы, патологоанатомическая картина была идентичной [64]. В то же время вирулентность чумного микроба на поздних этапах L-трансформации для малых сусликов значительно снижалась [65]. У этого вида отчетливо выражены пролиферативные изменения, и только у четырех из десяти павших зверьков отмечены патоморфологические признаки острой инфекции. Низкий процент павших зверьков, преимущественно пролиферативный характер изменений указывают на слабую вирулентность L-форм чумного микроба для этого вида зверьков [70]. При исследовании патогенных свойств данного штамма в L-форме на морских свинках и больших песчанках установлено значительное снижение этого свойства для первых. Вирулентность для больших песчанок практически не изменялась, хотя гибель животных при заражении L-формами наступала в значительно более поздние сроки (10-15 сутки) по сравнению с исходным штаммом (2-6 сутки). Это связано с активной реверсией L-вариантов в исходную форму.

Отмечены случаи длительного (25 суток – срок наблюдения) сохранения L-форм чумного микроба в костном мозге [53]. Дунаевым и соавт. [54] показана возможность персистирования до 20-30 суток (срок наблюдения) L-форм Y.pestis при внутрибрюшинном заражении морских свинок. С персистированием L-форм чумного вакцинного штамма EV некоторые авторы связывают их возможную роль в нестерильном иммунитете к чуме по аналогии с туберкулезной вакциной БЦЖ [22].

Заражение белых мышей L-формами бактерий чумы сопровождалось гибелью 56% животных и в более поздние сроки по сравнению с контролем, пролиферативным характером воспаления у выживших зверьков, что также дает основание говорить о снижении патогенности L-форм возбудителя чумы для данного вида животных [71]. Изменение патогенных свойств L-форм Y.pestis коррелировало с изменением биохимических, антигенных, культуральных свойств ревертантов [72-76].

Приоритетными являются данные о существенных различиях во взаимоотношениях фагоцитов и чумного микроба в исходной бактериальной (нативной) и L-формах. Установлено, что чумной микроб в L-форме медленнее поглощается и оказывает меньшее повреждающее действие на фагоцит, но в большей мере стимулирует активность окислительных (Г6ФДГ, НАДФН-оксидазы) и гидролитических (лизоцима, катепсина, кислой фосфатазы) ферментов.

Таким образом, уже такой неполный анализ работ, посвященных роли L-форм чумных бактерий в патологии, эпидемиологии чумы, позволяет заключить, что в механизме формирования бактерионосительства L-вариантам чумных бактерий принадлежит одно из ведущих мест.