Адгезия микробная: механизм

Мощным толчком к изучению бактериальной адгезии явилось предположение, высказанное в 1977 г. И. Офеком из Тель-Авивского университета, Д. Мирелманом из Вейцмановского института и Н. Шароном и состоявшее в том, что прилипание бактерий опосредовано лектинами на поверхности бактериальной клетки, связывающимися с комплементарными сахарами на клетках организма-хозяина. Работами многих лабораторий установлено, что бактерии производят лектины , специфичные к определенным углеводам , и что именно эти лектины обусловливают способность бактерий прилипать к тканям хозяина - первый этап в развитии инфекции .

Бактериальным лектинам было посвящено много работ, наиболее хорошо изучены фимбрии типа 1 у E. coli, которые предпочтительно связываются с поверхностными гликопротеинами, содержащими маннозу .

К. Сванборг-Эден и ее коллеги из Гетеборгского университета детально исследовали Р-фимбрии E. coli, которые специфически взаимодействуют с фактором Р , имеющим значение для группы крови, - широко распространенными гликолипидом , содержащим дисахарид галабиозу . Под руководством К.-А. Карлссона из Гетеборгского университета и В. Гинзбурга из Национальных институтов здоровья была определена специфичность лектинов широкого спектра других видов и штаммов бактерий.

Как показали эти исследования, бактерии связываются не только с концами поверхностных углеводов - иногда они присоединяются к сахарам, расположенным во внутренней части углеводной молекулы. Притом различные бактерии могут взаимодействовать с разными частями одного и того же углевода. На клеточной поверхности может быть экспонирована лишь какая-то часть молекулы олигосахарида, и с данной клеткой будут связываться бактерии только одного вида. Поэтому способность клеточных поверхностных сахаров служить местом прикрепления бактерии зависит не только от самого факта наличия этих сахаров, но также от их доступности и характера их представления.

К настоящему времени накопилось достаточно много весьма убедительных данных в пользу вывода о том, что всякая инфекция начинается со связывания бактерии с поверхностными сахарами клеток хозяина.

Например, у тех редко встречающихся людей, в крови которых нет фактора Р , эпителиальные клетки мочевых путей не связывают E. coli, несущие Р-фимбрии . Такие индивиды значительно меньше подвержены инфекциям этой бактерии по сравнению с другими людьми. Однако экспериментально установлено, что если их эпителиальные клетки покрыть синтетическим гликолипидом, содержащим галабиозу , то эти клетки приобретают способность связываться с E. coli.

Аналогично эпителиальные клетки кишечника у поросят, устойчивых к возбудителю диареи К88 E. coli, лишены крупного углевода, к которому присоединяется данная бактерия. Точная структура этого углевода пока не установлена. Известно, что он имеется у восприимчивых поросят, но не у взрослых свиней. Поэтому неудивительно, что бактерии, не способные атаковать и заселять кишечник взрослых свиней, легко вызывают инфекцию у молодых животных.

Рассмотрим еще один интересный пример. Штамм К99 E. coli, подобно К88, вызывает диарею у сельскохозяйственных животных, но не у людей. Однако он менее специфичен, чем К88, поражая не только поросят, но также телят и ягнят. Бактерии К99 специфично связываются с необычным гликолипидом, содержащим N-гликолоилнейраминовую кислоту (особый тип сиаловой кислоты ), соединенную с лактозилцерамидом . Этот гликолипид, имеющийся у поросят, ягнят и телят, отсутствует у взрослых свиней и человека, у которых вместо него имеется N-ацетилнейраминовая кислота -не связывающийся с бактериями аналог сиаловой кислоты . В данном случае небольшое различие в высшей степени схожих сахаров, а именно замена ацетильной группы на гликолоильную, легко распознается бактерией, определяя круг хозяев возбудителя инфекции.

Рассмотренные выше положения нашли дальнейшее подтверждение при исследовании двух фимбриальных лектинов E. coli, инфицирующей мочевые пути человека и собаки. Оба лектина узнают галабиозу , но один связывается с эпителиальными клетками мочевых путей только человека, а другой - только собаки. Поверхностные гликолипиды, содержащие галабиозу, представлены у этих двух видов несколько по-разному, от чего и зависит специфичность штаммов E. coli в отношении хозяина.