Адгезия микробная: специфичность тканевая и видовая
Микробная адгезия изучалась около двух десятилетий и может служить моделью других случаев клеточного распознавания , опосредованного углеводами .
Чтобы вызвать болезнь, вирус, бактерия или простейшее должны быть способны прилипнуть к поверхности хотя бы одной какой-то ткани восприимчивого организма-хозяина. Не способные к этому инфекционные агенты сметаются с потенциальных мест инфекции "очистительными" механизмами нормальной жизнедеятельности организма. Из верхних дыхательных путей, например, микробы могут проглатываться и, в конце концов, разрушаться кислотой желудочного сока; из мочевых путей они могут вымываться с мочой.
Первым указанием на механизм бактериальной адгезии послужили пионерные работы Дж. Дьюгида из Медицинской школы больницы Найнуэллс в Данди (Великобритания), начатые еще в 1950-е годы и показавшие, что многие штаммы бактерии Escherichia coli (обычно обитающей в кишечнике, но способной поселяться и в других тканях) и родственные формы прилипают к клеткам эпителиальной выстилки тканей и к эритроцитам . В присутствии таких бактерий эритроциты склеиваются. (Это явление, получившее название гемагглютинации , до сих пор используется в качестве простого теста на прилипание бактерий к животным клеткам.)
Чтобы выяснить, как именно бактерии связываются с клетками, Натан Шарон и Дьюгид подвергали их действию различных соединений и обнаружили, что лишь моносахарид манноза и очень схожие с ней сахара могут подавлять гемагглютинацию. Кроме того, он заметил, что у тех бактериальных штаммов, которые вызывали гемагглютинацию, подавляемую маннозой, на клеточной поверхности имелись микроскопические волосковидные отростки. Эти структуры диаметром 5-10 нм и длиной несколько сот нанометров были названы " фимбриями " (от лат. fimbria - нить). Почти одновременно Ч. Бринтон- младший из Питтсбургского университета описал такие же структуры, назвав их " пилями " (от лат. pilus - волос). Сейчас в ходу оба термина.
Позже, начиная примерно с 1970 г., Р. Гиббонс из Стоматологического центра Форсит в Бостоне и его коллеги публиковали данные об избирательной бактериальной адгезии в ротовой полости . Гиббонс обнаружил, что Actinomyces naeslundii заселяют как эпителиальные поверхности у не имеющих зубов младенцев, так и зубы у детей и взрослых. В отличие от этого родственная бактерия A. viscosus появляется во рту лишь после того, как прорежутся зубы.
Сейчас ясно, что тканевая специфичность бактериальной адгезии -это общее явление. Например, E. coli, являющаяся наиболее частой причиной инфекции мочевых путей, в изобилии обнаруживается в тканях вокруг протоков, соединяющих почки с мочевым пузырем, но очень редко -в верхних дыхательных путях. Напротив, стрептококки группы А, заселяющие только верхние дыхательные пути и кожу, лишь изредка вызывают воспаление мочевых путей.
Бактериальная адгезия различна не только в разных тканях, но также у разных видов и даже у разных особей одного и того же вида, находясь в зависимости от возраста, генетических особенностей и состояния здоровья организма-хозяина. В начале 1970-х годов Р. Селлвуд, Р. Гиббонс и их коллеги в Ветеринарном институте в Комптоне (Великобритания) исследовали инфекционность штамма К88 E. coli. Эти бактерии вызывают диарею у поросят , что причиняет фермерам большие убытки. Группа Гиббонса показала, что К88 прилипают к клеткам кишечника восприимчивых поросят, не поражая взрослых свиней и человека. Мутантные бактерии, потерявшие способность связываться с клетками кишечника, не вызывают инфекцию у животных.
Оказалось также, что некоторые поросята обладают генетической устойчивостью к К88: у них даже потенциально вирулентные бактерии не связывались с кишечными клетками. Отбирая для разведения таких животных, удалось вывести породу свиней, устойчивых к штамму К88 E. coli.
Возбудитель гонореи Neisseria gonorrhoeae может служить еще одним примером тканевой и видовой специфичности у бактерий. Эти микробы прилипают к эпителиальным клеткам половых органов и ротовой полости человека, не затрагивая другие клетки и не поражая другие виды. Этот факт объясняет, почему гонорея бывает только у человека, а животные ею не заболевают.
Смотрите также:
