CC BY
91
УДК 618.15-022.7:618.1/.7-089.168.1-06-005.1
© Ю.Р. Гайсина, Ю.А. Ахмадуллина, А.Ж. Гильманов, А.Р. Мавзютов, 2011
Ю.Р. Гайсина, Ю.А. Ахмадуллина, А.Ж. Гильманов, А.Р. Мавзютов ЭНДОТОКСИНЕМИЯ И ВЛИЯНИЕ МИКРОБНЫХ ЛИПОПОЛИСАХАРИДОВ НА СИСТЕМУ ГЕМОСТАЗА У ЖЕНЩИН С БАКТЕРИАЛЬНЫМ ВАГИНОЗОМ
ГОУ ВПО «Башкирский государственный медицинский университет Росздрава», г. Уфа
В статье представлен обзор отечественной и зарубежной литературы о роли капсульного липополисахарида грамотри-цательных бактерий в развитии дисбиоза влагалища у женщин. Рассмотрены системные эффекты эндотоксина, которые реализуются в первую очередь через его влияние на эндотелий сосудов с последующим развитием иммунных сдвигов, активации гемостаза с экспрессией тканевого фактора и нарушений гемостаза.
Ключевые слова: бактериальный вагиноз, липополисахарид грамотрицательных бактерий, эндотоксин, гемостаз.
Yu.R. Gaisina., Yu.A. Akhmadullina, A.Zh. Gilmanov, A.R. Mavzutov ENDOTOXINEMIA AND EFFECTS OF MICROBIAL LIPOPOLYSACCHARIDES ON HEMOSTASIS IN WOMEN WITH BACTERIAL VAGINOSIS
The article presents a short systematic review of domestic and foreign publications on the role of Gram-negative bacteria capsule lipopolysaccharides in vaginal dysbiosis development. The considered systemic endotoxin effects included its influence primarily on vascular endothelial cells followed by immune shifts, on hemostasis activation with tissue factor expression, and hemostatic disturbances.
Key words: bacterial vaginosis, lipopolysaccharides of Gram-negative bacteria, endotoxin, hemostasis.
Эндотоксины и бактериальный вагиноз. Бактериальный вагиноз (БВ) представляет собой патологию микроэкосистемы влагалища, протекающую без выраженного воспаления и лейкоцитарной реакции [1, 8]. Практический интерес к данной проблеме обусловлен связью БВ с некоторыми видами патологии в гинекологической и акушерской практике. В частности, изменение микробиоценоза влагалища у хирургических больных в гинекологических стационарах наблюдается в 45-86% случаев и может быть основой инфекционных осложнений. Не исключено, что в механизме развития ранних послеоперационных осложнений лежат расстройства микроциркуляции, связанные чаще всего с нарушениями в системе гемостаза. Эти осложнения могут вести как к дисфункции органов, так и к развитию геморрагического синдрома (повышенной кровоточивости тканей во время операции, кровотечения из мест инъекций, длительного поступления геморрагического отделяемого по дренажам из брюшной полости, кровотечения из желудочно-кишечного тракта). БВ рассматривается как один из пусковых механизмов гнойно-септических заболеваний в акушерстве и гинекологии. Клиническое значение бактериального вагиноза у беременных подтверждается фактом возникновения таких осложнений, как гестозы, пре-эклампсия, эклампсия, преждевременное прерывание беременности, нарушение маточноплацентарного кровообращения.
Первичным проявлением БВ служат резкое снижение уровня (вплоть до полного исчезновения) молочнокислой микрофлоры и колонизация влагалища бактериями вида Gardnerella, которые выявляются более чем у
90% женщин в количествах, достигающих 107-109 КОЕ/г исследуемого материала. При дисбиозе влагалища концентрация микроаэ-рофильных бактерий повышается до 100 раз, а анаэробных микроорганизмов - в 1000 раз и более [6]. Наряду с микроорганизмами в развитии вагинального дисбиоза существенное значение могут иметь микробные эндотоксины (ЭТ) - липополисахариды (ЛПС) внешней мембраны клеточной стенки грамотрицатель-ных микроорганизмов. Эндотоксин, выделяющийся при разрушении микробов, является одним из важных факторов их патогенности и играет существенную роль в инфекционной и неинфекционной патологиях человека [12, 13]. Показано, что введение ЛПС в эксперимент позволяет реализовать практически все эффекты микробов [2].
Термины «липополисахариды» (ЛПС) и «эндотоксин» не совсем идентичны: понятие «эндотоксин» объединяет белково-
липополисахаридные комплексы различной молекулярной массы, локализованные во внешней мембране микробных клеток, тогда как ЛПС - конкретное вещество, термостабильный гетерополимер с молекулярной массой от 200 до 1000 кДа. В его макромолеку-лярной структуре можно выделить три основные части: липид А, центральный Соге-фрагмент (гетероолигосахарид) и О-антиген (специфическая цепочка сахаров, отличающихся вариабельностью и определяющих ан-тигенность молекулы ЛПС). Взаимодействие О-антигена с антителами ведет к нейтрализации эндотоксина, связыванию образовавшегося комплекса с рецепторами на поверхности фагоцитирующих клеток, его фагоцитозу и деградации. Вместе с тем нужно отметить от-
носительно слабую иммуногенность бактериальных ЛПС и, соответственно, слабую возможность нейтрализации их антителами. Строение наиболее консервативной части молекулы - липида А - идентично у подавляющего большинства грамотрицательных бактерий, он состоит из жирных кислот, глюкоза-мина и остатков фосфата и отвечает за токсические свойства ЛПС. Связывание ЛПС с различными клетками макроорганизма обусловлено сродством липида А к биологическим мембранам: он может непосредственно взаимодействовать с липидными компонентами, встраиваться в мембраны и нарушать их функции. Степень влияния ЭТ на клетку зависит от его концентрации, молекулярной массы ЛПС и его пространственной структуры (конформационной специфичности) [10].
Предполагается, что ЭТ в незначительных количествах проникает в кровоток даже в физиологических условиях, что обеспечивает «тонизирование» иммунной системы и адаптацию макроорганизма к изменяющимся условиям жизнедеятельности [3, 29]. Физиологический уровень свободного ЛПС в системном кровотоке составляет 2-10 пкг/мл, или 0-1 Еи/мл [17]. Основным источником ЛПС в крови в норме является микрофлора кишечника; это подтверждается относительно меньшими нормальными его концентрациями у новорожденных (около 1,2 пг/мл), желудочно-кишечный тракт которых в первые часы жизни минимально колонизирован грамотри-цательными бактериями [2]. Благодаря барьерной функции кишечника в кровоток системы воротной вены в норме проникает относительно небольшое количество ЭТ, которое связывается с тканевыми макрофагами и другими клетками, а также с белками плазмы крови и впоследствии детоксицируется в ге-патоцитах [20]. К факторам, влияющим на концентрацию ЭТ в крови и его эффекты, относят нарушение системной гемодинамики, снижение иммунитета, дисбиоз как следствие антибактериальной терапии, стресса и т.д. [5]. Различные клеточные и гуморальные факторы могут связывать ЭТ и препятствовать его патогенному действию.
Многочисленны и разнообразны эффекты ЛПС при патологических состояниях. Избыточное поступление ЛПС в системный кровоток на фоне абсолютной или относительной недостаточности эндотоксин-связывающих
систем влечет за собой развитие токсиновой агрессии, которая может быть непосредственной причиной развития самых разнообразных синдромов и заболеваний. В частности, с
системной эндотоксинемией связывают отдельные звенья патогенеза дисбактериоза кишечника, кишечных инфекций, сепсиса, инфекционно-токсического шока, острого респираторного дистресс-синдрома взрослых и детей, цирроза печени, гепатитов, атопического дерматита, атеросклероза, инфаркта миокарда, хронической сердечной недостаточности, острой и хронической почечной недостаточности и многих других заболеваний [7, 14, 17, 26]. Особое значение эндоток-синемия имеет в акушерства и гинекологии: с действием ЛПС связывают хронические воспалительные заболевания органов малого таза, бесплодие [11, 15], гестозы, преэклампсию и эклампсию [13]. Не исключено, что бактериальный вагиноз также сопровождается системной эндотоксинемией, выходящей за рамки физиологической. ЭТ проявляет множество биологических эффектов, включая ускорение синтеза простагландинов Б2 и Е2, а также продукции цитокинов. Так, у женщин с дис-биозом влагалища высокие концентрации ЭТ индуцировали синтез цитокинов с провоспа-лительным действием (ИЛ-6 и др.) в моноцитах цервикальной слизи.
При обследовании женщин с БВ, даже не предъявляющих субъективных жалоб, было обнаружено значительное повышение содержания ЭТ в содержимом влагалища и в цервикальной слизи. По данным МаАзЬу (1998), у женщин на ранних сроках гестации наблюдается выраженная ассоциация между выраженностью БВ и уровнями ЭТ в нижних отделах генитального тракта [22]. Учитывая особенности патогенеза БВ - дезинтеграцию и повреждение эпителиального пласта протео-литическими ферментами, гипо- и атрофические изменения слизистых оболочек и незавершенность нейтрофильного фагоцитоза [6], можно предположить, что часть грамотрица-тельных бактерий и/или их эндотоксины проникают через влагалищную стенку в лимфатические сосуды паравагинальной клетчатки и в дальнейшем либо нейтрализуются в регионарных лимфатических узлах, либо на фоне измененной реактивности макроорганизма попадают в системный кровоток.
Действие микробных эндотоксинов на систему гемостаза. Механизмы влияния ЭТ на коагуляционные механизмы достаточно разнообразны и комплексны. ЛПС вызывает массивную активацию и дегрануляцию клеток моноцитарно-макрофагального ряда и высвобождение в кровь большого количества тканевого фактора (ТФ) - инициатора и активатора процессов гемокоагуляции, который мо-
жет привести к развитию ДВС крови [4]. Повышенная экспрессия ТФ при сепсисе, вызванном грамотрицательными микробами, обнаруживается на моноцитах. Через 4 часа после введения ЛПС параллельно повышению уровня мРНК ТФ отмечается тромбинемия с пиковыми уровнями тромбин-
антитромбинового комплекса (Т-АТ) и фрагментов протромбина Б1+2 [25]. Параллельно с увеличением поступления ЭТ в кровоток возрастает активность свертывающей и антикоа-гулянтной систем, и функциональное состояние гемостаза изменяется от компенсированной гиперкоагуляции до некомпенсированной гипокоагуляции - коагулопатии потребления (ДВС-Ш) [4, 9].
Решающую роль в развитии эндотокси-нового шока и активации системы коагуляции играют клетки эндотелия, образующие на неповрежденной сосудистой стенке непрерывный полунепроницаемый барьер. Наиболее значимыми стимулами, активирующими эн-дотелиоциты, являются провоспалительные цитокины и эндотоксины. Под действием повреждающих факторов, в частности ЛПС, в эндотелиальных клетках вырабатываются адгезивные молекулы и тканевой фактор. Можно предположить, что именно экспрессия ТФ лежит в основе активации гемостаза при развитии эндотоксикоза. В результате действия ЛПС на мембрану клеток эндотелия происходит изменение фосфолипидного состава ее наружного монослоя с появлением рецепторов / активаторов коагуляционного каскада. На эндотелиальных клетках, подвергшихся действию ЛПС грамотрицательных бактерий, снижается количество тромбомодулина, в то же время значительно возрастает уровнень ингибитора активатора плазминогена (РА1-1).
Одной из основных мишеней воздействия патологического агента при ряде форм тромбофилий и ДВС, в том числе эндотоксин-индуцированных, являются тромбоциты. В результате эндотоксин-индуцированного повреждения эндотелия при сепсисе, вызванном грамотрицательными бактериями, наблюдается активация тромбоцитарно-сосудистого гемостаза с адгезией тромбоцитов к поврежденному эндотелию, закупоркой мелких кровеносных сосудов и появлением очагов ишемического и геморрагического некроза в различных органах; развивающиеся при этом системные васкулиты могут перерасти в ДВС. Установлено, что при вызванном ЛПС повреждении эндотелия на сосудистой стенке формируется сплошной слой адгезированных и агрегированных тромбоцитов, которые явля-
ются основой тромбоцитарного тромба. Важную роль в этом процессе играют молекулы адгезии тромбоцитов, в частности фактор Виллебранда (vWF) - один из гликопротеидов плазмы с большой молекулярной массой (от 540 до нескольких тысяч кДа), синтезирующийся в эндотелиоцитах и мегакариоцитах и содержащий более 2000 аминокислотных остатков. Уровень vWF в крови возрастает при воспалениях различного генеза, васкулитах, стрессе, у беременных женщин. В эксперименте была доказана связь степени повышения концентрации vWF в крови с тяжестью повреждения эндотелия у крыс с эндотокси-немией (ЯеЫу НА е! а1., 1989). Следствием массивного выброса vWF является тромбоци-топения (<150х 109/л), которая развивается в результате гиперагрегации клеток [18, 27].
Одним из свойств ЭТ является его способность активировать контактный фактор Хагемана и запускать «внутренний» путь коагуляционного каскада. В то же время активированный контактный фактор вызывает превращение плазминогена в плазмин - протео-литический фермент, расщепляющий фибрин и способствующий накоплению в крови продуктов его деградации (в том числе Б-димера). Кроме того, фактор Хагемана участвует в альтернативном пути активации комплемента и брадикининовой системы; с ним, в частности, взаимодействуют фракции комплементов С3а и С5а [43].
Эндотоксинемия, как правило, сопровождается изменениями концентрации антитромбина III (АТ) - гликопротеина - с молекулярной массой 58 кДа, формирующего стабильный комплекс с сериновыми протеазами плазменного гемостаза. При тяжелой грамот-рицательной инфекции наблюдается снижение уровня АТ вследствие его потребления при связывании с эластазой из активированных нейтрофилов, а также в ходе нейтрализации образующегося тромбина и других факторов при активации гемокоагуляции [23, 25].
Еще одной мишенью воздействия эндотоксина является система протеина С (ПС) -К-витаминозависимого плазменного антикоагулянта, синтезируемого в печени. Снижение выработки эндогенного ПС приводит к сдвигу баланса коагуляционно-антикоагуляционно-фибринолитических процессов в сторону гиперкоагуляции, угнетению фибринолиза, развитию тромбозов и даже ДВС. У септических больных с повышенной концентрацией эндотоксина в плазме крови снижается концентрация фибриногена и существенно возрастает уровень тромбина, Б-димера, комплексов
тромбин-антитромбин и плазмин-
антиплазмин [28]. В опытах на мышах, которым внутрибрюшинно вводился эндотоксин Е.соП (50 мкг/кг), было выявлено развитие ДВС крови со снижением уровня фибриногена, падением количества тромбоцитов и концентрации плазменных про- и антикоагулянтов, в том числе ПС.
В ряде экспериментальных исследований на животных было выявлено, что наиболее адекватным маркером влияния ЭТ на процессы фибринолиза может быть плазменная концентрация Б-димера - продукта фибрино-литического расщепления стабильных кровяных сгустков. Повышение концентрации Б-димера в плазме крови сопровождалось снижением уровня 1>РА - тканевого активатора плазминогена и ростом концентрации его ингибитора - РА1-1 [19].
Повторное проникновение ЭТ в кровоток может вызвать феномен Шварцмана - истощение запаса факторов свертывания, способный привести к сильным кровотечениям [16]. По-видимому, это можно считать особой формой ДВС крови, обусловленной эндотоксином.
Таким образом, ЭТ грамотрицательных бактерий является биологически активным веществом, оказывающим мощное универсальное воздействие на различные органы и системы и формирующим многогранный
комплекс патологических и защитных реакций. Если провести параллель между бактериальным вагинозом и описанными эффектами ЭТ, можно констатировать, что системные эффекты эндотоксина реализуются в первую очередь через его влияние на эндотелий сосудов с последующим развитием иммунных сдвигов и нарушений гемостаза. Информация о влиянии ЭТ на отдельные звенья гемостаза достаточно разрознена, практически отсутствуют сведения о расстройствах свертывающей системы крови у женщин с бактериальным вагинозом разной выраженности в связи с циркуляцией в кровотоке эндотоксинов и антител к ним. Исследование этих аспектов позволит рассматривать сдвиги показателей гемостаза при бактериальном вагинозе в связи с маркерами повреждения эндотелия и иммунными сдвигами как адаптивные, направленные на компенсацию морфологических и функциональных нарушений, или как патологические, способные усугублять течение заболевания и подлежащие патогенетической коррекции.
Обзор подготовлен в рамках Федеральной целевой программы «Научные и научнопедагогические кадры инновационной России на 2009-2013 гг. » при реализации мероприятия № 1.2.1 «Государственный контракт № П385 от 30.07.2009 г».
Сведения об авторах статьи:
Гайсина Юлия Рамилевна - заочный аспирант кафедры лабораторной диагностики ИПО БГМУ, г. Уфа, ул. Ленина, 3, е-шаП: [email protected]
Ахмадуллина Юлия Александровна — очный аспирант кафедры лабораторной диагностики ИПО БГМУ, г. Уфа, ул. Ленина, 3, е-mai1: [email protected]
Гильманов Александр Жанович, д.м.н., профессор заведующий кафедрой лабораторной диагностики ИПО БГМУ Мавзютов Айрат Радикович, д.м.н., профессор, декан факультета медико-профилактический с отделением микробиологии БГМУ
ЛИТЕРАТУРА
1. Байрамова Г. Р. Бактериальный вагиноз// Журнал гинекологии.- 2001.- Т. 3, №2.-С.52-54.
2. Бельчик Ю. Р. Коррекция нарушения антиэндотоксинового иммунитета при гнойно-воспалительных заболеваниях у доношенных новорожденных детей: Автореф. дис. канд. мед. наук. - М., 1998.
3. Бондаренко В. М., Лиходед В. Г., Яковлев М. Ю.Определение эндотоксина грамотрицательных бактерий в крови человека// Микробиология.- 2002.- №2.- С. 83-89.
4. Долгов В. В., Свирин П. В. Лабораторная диагностика нарушений гемостаза.- М.-Тверь: ООО Издательство «Триада», 2005.227с.
5. Илюкевич Г. В. Абдоминальный сепсис: новый взгляд на нестареющую проблему // Мед. новости.-2001.-№9. - С.35
6. Кира Е .Ф. Бактериальный вагиноз. - СПб: ООО «Нева-Люкс», 2001.-364 с.
7. Конев Ю. В., Лазебник Л. Б., Яковлев М. Ю [и др.]. Атеросклероз и эндотоксин// Клиническая геронтология.-2004.-Т. 10,- №7.-С.36-41.
8. Кудрявцева Л. В., Ильина Е. Н., Говорун В. М [и др.]. Бактериальный вагиноз: пособие для врачей.- М., 2002 .- 58 с.
9. Мешков М. В., Аниховская И. А [и др.]. Кишечный эндотоксин в регуляции активности системы гемостаза и патогенезе ДВС-синдрома// Физиология человека.- 2005.-Т. 31, №6. - С. 91-96.
10. Рябиченко Е. В., Веткова В. М., Бондаренко В. М. Молекулярные аспекты повреждающего действия бактериальных липополи-сахаридов// Микробиология, эпидемиология и иммунологии.-2004.-№3.- С. 98-105.
11. Серов В. Н., Бокерия Л. А., Ниязматов А. А [и др.]. Экспресс-диагностика грамотрицательных бактерий в гинекологической практике// Акушерство и гинекология.-2007.-№1. -С.28-30.
12. Созинов А. С., Аниховская И. А., Еналеева Д. Ш. [и др.]. Функциональная активность факторов, связывающих эндотоксин при хронических вирусных гепатитах// Микробиология. -2001.- №6. - С. 56-59.
13. Таболин В. А., Яковлев М. Ю., Ильина А. Я., Лиходед В. Г. Патогенетические механизмы и клинические аспекты действия термостабильного эндотоксина кишечной микрофлоры ( обзор литературы) // Русский медицинский журнал.- 2003.-Т.11, №3.-С.126-128.
14. Харланова Н. Г., Ломов Ю. М., Бардхчьян Э. А. Роль медиаторных факторов в патогенезе почечной недостаточности при эндотоксемии// Эпидемиология и инфекционные болезни.-2004.-№6.-С.49-52.
15. Энукидзе Г.Г., Аниховская И. А., Марачев А.А [и др.]. Эндотоксиновая агрессия в патогенезе бесплодия или антиэндотоксино-вая составляющая ее лечения// Вестник НЦ РАМН.-2005.- №1.- С. 29-30.
16. Яковлев М, Ю., Лиходед В. Г., Аниховская И. А [и др.]. Эндотоксининдуцированные повреждения эндотелия//Архив патоло-гии.-1996.-№2.- С.41-45.
17. Яковлев М. Ю. Элементы эндотоксиновой теории физиологии и патологии человека// Физиология человека.-2003.- Т. 29, №4.-С. 98-109.
18. Andonegui G., Kerfoot S. M., McNagny K. et al. Platelets express functional Toll-like receptor-4.// Blood.-2005.-Vol.-106, №7.-р.2417-2423.
19. Delgado M. A, Monreal L. et al. Peritoneal D-dimer concentration for assessing peritoneal fibrinolytic activity in horses with colic// J. Vet Intern Med. 2009.- Vol.23, №4.- р. 882-889.
20. Hancock W. W., Grey S. T. et al.Binding of activated protein C to a specific receptor on human mononuclear phagocytes inhibits intracellular calcium signaling and monocyte - dependent proliferative responses// Transplantation.-1995.-Vol.60.-р.1525-1532.
21. Krohn M. L., Hillier S. L., Eschenbach D. A. // J. Clin. Microbiology.-1989.-Vol. 27, №6. -р.1266-1271.
22. Mattsby B. J., Christensen P.// Acta Obstetr. Gynecol. Scand.-1998.-Vol.77,№7.- р. 701-706.
23. Mesters R. M., Mannucci P.M., Coppola R. et al. Factor Vila and antithrombin III activity during severe sepsis and septic shock in
neutropenic patients// Blood.-1996.-Vol. 88.-р.881-886.
24. Oelschlager Ch, Romisch J, Staubitz A. et al. Antithrombin III inhibits nuclear factor activation in human monocytes and vascular endothelial cells// Blood.- 2002.- №99.- р. 4015-4020.
25. Rendrik F. Franco., Evert de Jonge., Pascale E. P. Dekkers. et al. The in vivo kinetics of tissue factor messenger RNA expression during human endotoxemia: relationship with activation of coagulation// Blood.-2000.-Vol.96,№2.-р.554-559.
26. Schoeffel U, Pelz K, Haring R. et al. Inflammatory conseguences of the translocation of bacteria and endotoxin to mesenteric lymph
nodes// Am. J. Surg.- 2000.- Vol. 180, №1.- р. 65-72.
27. Shashkin P. N., Brown G. T., Ghosh A. et al. Lipopolysaccharide is a direct agonist for platelet RNA splicing// J. Immunology.-2008.-Vol. 181,№5.-р. 3495-3502.
28. Stief T. W., Ijagha O., Weiste B. Et al. Analysis of hemostasis alterations in sepsis// Blood Coagul. Fibrinolysis.-2007.-Vol.18, №2.-р. 179-186.
29. Yakovlev M. Yu. Elements of endotoxin theory of human physiology and pathology : systemic endotoxinemia, endotoxin aggression and endotoxin insufficiency// Endotoxin research.- 2000.- Vol.6, №2.- р.120.
