CC BY
42
© Коллектив авторов, 2016 г. УДК 576.851.48:616-053.2
Б.Г. Андрюков, Т.С. Запорожец, Л.М. Сомова, Н.Ф. Тимченко
температурозависимые вариации иммуногенности иерсиний как молекулярная стратегия выживаемости бактерий в патогенезе
инфекций
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии имени Г.П. Сомова», г. Владивосток.
Открытия в молекулярной биологии, сделанные в последние десятилетия, позволили определить ключевую роль Toll-подобных рецепторов в инициации врожденного и приобретенного иммунитета в патогенезе воспалительных и аутоиммунных реакций. Возрастание клинического значения инфекций, ассоциированных с грамотрицательной флорой, и своеобразие структуры их клеточной мембраны, явились предпосылкой цели данного обзора - обобщение современных представлений о молекулярных механизмах развития инфекций, вызванных данной категорией микроорганизмов. В качестве актуальной модели для реализации молекулярных стратегий авторы рассматривают температурозависимые вариации иммуногенности патогенных видов бактерий рода Yersinia в зависимости от количества и типов ацильных групп липида А липополисахарида (ЛПС) внешней мембраны, что оказывает модулирующее влияние на чувствительность рецептора TLR4, регулирующего иммунный ответ организма при инфекциях, вызванных грамотрицательными бактериями.
Ключевые слова: грамотрицательные бактерии, ЛПС, липид А, TLR4, Yersinia, иммуногенность, темпе-ратурозависимость.
Цитировать: Андрюков Б.Г., Т.С. Запорожец, Сомова Л.М., Тимченко Н.Ф. Температурозависимые вариации иммуногенности иерсиний как молекулярная стратегия выживаемости бактерий в патогенезе инфекций // Здоровье. Медицинская экология. Наука. 2015. № 5(63). С. 4-14. URL: https://yadi.sk/i/g-uKv8IFkcbaa
Введение
Достижения молекулярной биологии в конце ХХ века позволили существенно изменить представление о патогенезе инфекционных заболеваний. Революционное открытие и изучение J. Hoffmann (1996), R. Medzhitov, C.A. Janeway C.A. (1997) и R. Steinman (1998) Toll-подобных рецепторов (Toll-like receptors, TLR) и исследование механизмов их участия в активации клеточного иммунного ответа принесли не только Нобелевскую премию авторам (2011 г.), но и внесли вклад в понимание роли врожденного и приобретенного иммунитета в патогенезе воспаления и аутоиммунных заболеваний, а также предопределили появление новых стратегий в лечении инфекций и новообразований [11, 17]. В современной парадигме патогенеза инфекционных заболеваний TLRs занимают центральное место в инициации клеточных врожденных иммунных реакций и играют ключевую роль в раннем выявлении патогенов [9, 13, 21].
Считается, что каждый из этих рецепторов распознает определенный молекулярный «образ» микроорганизмов для быстрой мобилизации более древней врожденной иммунной эффекторной системы и последующей индукции приобретенного иммунитета [2, 14, 38].
Одной из актуальных проблем современной медицины являются инфекции, обусловленные гра-мотрицательными бактериями. Им принадлежит ведущая этиологическая роль в возникновении внутригоспитальных инфекций. Грамотрицатель-
ные агенты являются наиболее частой причиной возникновения тяжелого сепсиса, плохо поддающегося антибиотикотерапии вследствие сложных механизмов множественной лекарственной резистентности у возбудителей этой группы. Одним из уникальных свойств грамотрицательных бактерий является структура внешней клеточной мембраны, основным компонентом которой являются ли-пополисахариды (ЛПС), выполняющие при развитии инфекционного процесса роль эндотоксинов
[1, 15, 16].
Патогенные виды рода Yersinia - Y. pestis, Y. pseudotuberculosis и Y. enterocolitica являются типичными грамотрицательными бактериями, вызывающими разные по тяжести инфекции, но использующие сходные патогенные стратегии. Несмотря на различия в путях распространения инфекций, вызываемых этими патогенами и их тяжести, все эти виды имеют сходные патогенетические механизмы, связанные с функционированием генов хромосомы и плазмиды вирулентности (PCD1 у Y. Pestis и pYV у энтеропатогенных иерсиний), систему секреции III типа [18]. Характерным биохимическим признаком патогенных видов Yersinia является наличие двух изоферментных систем, функционирующих самостоятельно во внешней среде и в теплокровном организме и способных переключаться в зависимости от конкретных условий существования микроорганизма [10]. Эти свойства позволяют рассматривать Y. pestis,
Y. pseudotuberculosis и Y. enterocolitica в качестве факультативных психрофилов и перспективных биологических моделей для изучения температу-розависимой модуляции патогенности микроорганизмов, связанной с молекулярными механизмами её индукции.
Целью обзора является обобщение современных представлений о молекулярных механизмах развития инфекций, вызванных грамотрицательными микроорганизмами, и реализации этих стратегий на основе температурозависимой вариации иммуно-генности патогенных видов иерсиний.
Молекулярные механизмы активации иммунологической защиты
Сохранение гомеостаза на клеточном и молекулярном уровнях организации поддерживается иммунной системой, которая защищает и дает возможность существования многоклеточных организмов в условиях окружения патогенами. До недавнего времени молекулярные механизмы активации иммунологической защиты многоклеточных организмов от инфекционных агентов и их распознавания оставались малоизученными.
Важным шагом к пониманию этих механизмов стало открытие в конце ХХ века первого из семейств PRR - сигнальных TLRs, которые индуцируют каскад событий, включая продукцию провоспалитель-ных хемокинов и цитокинов, активацию комплемента, рекрутирование фагоцитирующих клеток и мобилизацию профессиональных антиген-презен-тирующих клеток.
В начале XXI века группа TLRs стала насчитывать более 10 видов рецепторов, которые вошли в многочисленное семейство паттерн-распознающих рецепторов (pattern-recognizing receptors, PRR). В зависимости от формы существования в семействе PRR кроме TLRs выделяют еще несколько групп рецепторов: секретируемых внеклеточных рецепторов, присутствующие как свободные компоненты в бронхоальвеолярном секрете; группу мембранных рецепторов, участвующих в эндоцитолизе; рецепто-ры-киназы и группу внутриклеточных цитозольных рецепторов [3, 4, 7, 9].
В задачи врожденного иммунитета входит уничтожение вторгшихся в организм патогенов на основе генетически закодированной стратегии распознавания «свой-чужой», а приобретенного (адаптивного) иммунитета - выработка специфических антител, основанная на согласованной работе Т- и В-лимфоцитов [12, 26, 37]. С развитием понимания роли врожденного иммунитета против микроорганизмов («чужой») и в поддержании клеточного го-меостаза («свой») становиться важной оценка его связи с феноменом программированной гибелью клетки (ПГК) [3, 4, 7, 9].
Врожденный иммунитет является первой линией обороны организма против патогенных агентов. Он ассоциирован с функцией сигнальных TLRs, находящихся на поверхности многих клеток организма. Функция TLRs - распознать и связаться с общими консервативными молекулярными структурами патогенных микроорганизмов, получившими название патоген-ассоциированных молекулярных паттернов (pathogen-associated molecular pattern, PAMP). Это первичное распознавание патогенов является критическим для немедленного врожденного иммунного ответа, продукции провоспали-тельных цитокинов (TNF-a, IL-6 и IL-12), индукции воспалительной реакции и бактерицидных механизмов и прерывания инфекции, а также для последующего запуска специфического приобретенного иммунного ответа [18, 22, 41].
Общие для всего класса микроорганизмов и высоко консервативные PAMPs являются своего рода маркером достаточно больших кластеров микроорганизмов. Они играют решающую роль в патогенезе микробного воспаления, выживания и размножения бактерий. Это делает PAMPs отличной мишенью для иммунного распознавания, а соответствующие им PRRs клеток организма-хозяина после распознавания бактериальных, вирусных или грибковых патогенов инициируют последующую активацию приобретенного иммунитета: дендритные клетки стимулируют T-лимфоциты, индуцирующие каскад иммунных реакций и синтез антител, уничтожающих бактерии, удаляя их из организма (рис. 1).
Важно отметить, что в отличие от факторов па-тогенности бактерий, молекулярные структуры PAMPs не являются уникальными для отдельных видов микроорганизмов - они эволюционировали в соответствии со своими физиологическими функциями, не связанными с взаимодействием хозяин-патоген, и существовали задолго до появления организма-хозяина и его клеточных рецепторов. В отличие от PAMPs, факторы патогенности микроорганизмов развивались в результате их адаптации к специфическим условиям организма-хозяина [4, 10, 19].
Таким образом, при попадании инфекционных агентов внутрь организма первичный иммунный ответ основан не на идентификации специфических антигенов, а на распознавании определенных паттернов (типов) молекулярных структур PAMP специфическими PRRs клеток организма.
Известно, что микроорганизмы выработали различные механизмы молекулярных трансформаций основных компонентов клеточных мембран, способные изменить иммуногенность PAMPs, что является важной стратегией в способности уклониться или модулировать иммунный ответ организма-хозяина.
Активация TLRs является пусковым механизмом для формирования инфламмасом (специфического
Рис. 1. Современная схема иммунного ответа.
Инвариантные молекулярные паттерны инфекционных агентов распознаются сигнальными TLRs клеток организма, что инициирует немедленный врожденный иммунный ответ и последующую активацию приобретенного иммунитета
белкового комплекса) в разных видах клеток макроорганизма: макрофагах, нейтрофилах, моноцитах и других [9, 23, 33]. Посредством активации инфлам-масом в клетках реализуется секреция интерлейки-нов и интерферонов, а также запускаются механизмы ПГК (по типу апоптоза, аутолиза, пироптоза или некроза), приводящих к внутриклеточной деградации и гибели бактерий [9, 34].
Таким образом, биологическая целесообразность формирования инфламмасом и активации форм ПГК рассматривается как ограниченная гибель инфицированных клеток с целью поддержания жизнеспособности многоклеточного организма с последующей индукцией (или без неё) каскада воспалительных и иммунных реакций [3, 4, 9].
Изучение процессов, возникающих после активации TRRs, выявило наличие тесной связи между врожденным и приобретенным иммунитетом, а также механизмами ПГК, что объединило все защитные реакции организма в единую систему [23, 27]. Задача группового подавления патогенов с использованием ограниченного числа рецепторов была решена путем развития системы распознаю-
щих консервативные молекулярные последовательности микроорганизмов, отсутствующие у высших эукариотов и являющиеся общими для основных типов прокариот. Эти сигнальные рецепторы в зависимости от массивности микробного воздействия и патогенностью патогенна запускают механизмы активации воспаления, иммунного ответа и гибелью инфицированных клеток [8, 16, 39].
Данные генетических исследований свидетельствуют об уникальности функций PRRs. Было показано, что в случае недостаточно активной или дефектной функции этих рецепторов в организме не разворачивается полноценная ответная реакция на патоген или же она принимает избыточные формы, приводя к синдрому системного воспалительного ответа, септическому шоку и полиорганной недостаточности [32, 42]. Напротив, при гиперфункции TRRs возможно развитие хронического воспаления или аутоиммунных заболеваний [32, 40, 43].
В настоящее время одной из важнейших областей многочисленных научных исследований является идентификация молекулярных лигандов различных категорий микроорганизмов и выявление соответствующих им рецепторов TRRs.
Молекулярные лиганды грамотрицательных бактерий и соответствующие им рецепторы
В медицинской систематике наиболее патогенных для человека бактерий имеют значение две их категории: грамотрицательные и грамполо-жительные. Каждой категории микроорганизмов присущи характерные групповые виды РАМР и соответственные им рецепторы TLRs. В настоящее время известны более 10 специфических рецепторов, расположенных на поверхности клеток организма человека, которые распознают различные молекулярные паттерны [34, 36, 41]. Так, для грамположительных бактерий и дрожжей такими видами РАМР являются липотейхоевая кислота и
пептидогликан, которым соответствует рецептор для вирусов - двухцепочечная РНК и соответствующий рецептор для грамотрицатель-ных бактерий - жгутики микроорганизмов распознаются рецепторами Эти рецепторы являются трансмембранными белками, которые состоят из внеклеточной части и внутриклеточного
домена, содержащего Toll / IL-1 рецептор (TIR) [16, 25, 31]. Некоторым TLRs для осуществления своих репрезентативных функций требуются вспомогательные белки-корецепторы для распознавания и связывания лигандов, например, для функционирования TLR4 необходим миелоидный фактор диф-ференцировки 2 (MD-2) (табл).
Таблица
Виды молекулярных паттернов (РАМР), лиганды и рецепторы (PRRs) грамотрицательных
и грамположительных бактерий [35]
Категории бактерий Молекулярные паттерны (РАМР) Лиганды Рецепторы (TLRs) Биологические эффекты Источник
Гр(-) Липополисахарид (ЛПС) Липид А TLR4, рецепторный комплекс TLR4/MD2; Комплекс CD14-LBP: Scavenger-рецептор TLP5и TLR9 Распознавание ЛПС и инициация воспалительного ответа. Усиление воспалительного ответа, инициированного TLR. Эндоцитоз ЛПС (невоспалительный), фагоцитоз (?) Poltorak A. et al., 1998 ; Munford & Varley, 2006; Sjölinder et al.,.2008; Fedele et al., 2010; Moranta et al., 2010; Zaybert et al., 2010; Jin & Lee, 2008; Matsuura, 2013
В т.ч. Yersinia Флагеллин, CpG-ДНК Липид А TLR4 Dessein et al., 2009
Гр(+) Липотейхоевая кислота (ЛТК), липопротеин, пептидогликан, флагеллин, CpG-ДНК Не определен TLR2 Инициация воспалительного ответа Ru et ., 2009; Müller-Anstett et al., 2010
Отличительной особенностью грамотрицатель-ных бактерий, являющихся предметом настоящего обзора, является наличие двухслойной клеточной мембраны. Наружный слой содержит высокоупоря-доченные молекулы липополисахарида (ЛПС), являющегося наиболее охарактеризованным РАМР - индуктором врожденного иммунного ответа гра-мотрицательных бактерий. В организме ЛПС бактерий играет роль эндотоксина - при попадании в кровоток может вызвать каскад событий, в том числе повышение температуры, снижение артериального давления, сепсис, шок.
Еще в 30-е годы ХХ века было показано, что ЛПС представляет собой термостабильный макро-молекулярный комплекс из белка, липида и полисахарида [14]. До недавнего времени считалось, что ЛПС, являясь основным высокоиммуноген-ным компонентом внешней мембраны, обладает широким спектром биологического действия на организм, запуская, как и все остальные антигены, синтез специфических антител в результате взаимодействия с иммуноглобулиновыми рецепторами В-лимфоцитов [14, 15, 16].
Однако результаты исследований, проведенных в 70-е годы прошлого века J. А^е^оп et а1. (1972) и G. Weismann et а1. (1979) позволили установить, что ЛПС грамотрицательных бактерий является характерным для этой категории молекулярным паттерном, который при попадании в организм в первую очередь распознаётся РЯЯ организма как «чужой». Это активирует врожденный иммунный ответ, который носит, как правило, защитный характер. Однако
при формировании эндотоксемии может стать причиной чрезмерной активации и нарушения регуляции воспалительных реакций, тем самым вызывая сепсис и нарушение функций органов и систем [11, 54].
Рис. 2. Схема основной структуры двухслойной мембраны грамотрицательных микроорганизмов:
наружный слой содержит молекулы ЛПС, состоящие из липида А, основания ^-гоге) и О-цепей специфических олигосахаридов.
Установлено, что ЛПС представляют собой семейство родственных макромолекул, характеризующихся общим строением (рис. 2). При электронной микроскопии ЛПС выглядит как фрагмент клеточной мембраны разнообразной формы с двухслойной структурой - внешнего гидрофильного слоя и внутреннего - гидрофобного - липида А. Полная макромолекула ЛПС состоит из углеводной части, которая направлена в сторону окружающей среды и содержит боковые полисахаридные цепочки (О-цепи),
а также основание (R-core), ковалентно связанное с липидной частью, названной липидом А и закрепляющее ЛПС в наружной мембране [45]. О-цепи характеризуются чрезвычайно высокой структурной вариабельностью даже в пределах одного вида бактерий, что является химической основой для серологической классификации отдельных родов, видов и типов бактерий в соответствии с их O-антигенными детерминантами. К настоящему времени описано множество природных структурных вариантов О-специфических олигосахаридов, обуславливающих антигенные свойства ЛПС, а также специфичность взаимодействия бактериальной клетки с другими биологическими системами, включая иммунную систему [35, 45]. Напротив, основание (R-core) и липид А являются консервативными в филогенетическом отношении структурами [7, 35, 45, 51].
Строение гидрофобного липида А, являющегося основным структурным компонентом, ответственным за токсичность ЛПС, а также его модификации интенсивно изучались на культурах E. coli [46]. Липид А имеет довольно сложную структуру, в состав которой входят жирные кислоты, глюкозамин и остатки фосфорной кислоты. Несмотря на достаточно высокую консервативность этого участка ЛПС, в состав каждого вида микроорганизмов входит несколько типов липида А, отличающихся числом ацильных групп (от 3-х до 6). Видовая структура липида А зависит от температуры среды обитания микроорганизма, его жизненного цикла и играет важную роль в стратегии вирулентности грамотри-цательных микроорганизмов и провоспалительной активности [21, 22].
Как уже указывалось, сигнальным PRR-рецептором для структурно-матричных молекул ЛПС является открытый в последние десятилетия рецептор TLR4, который распознает общую картину инфекционного агента и экспрессируется на мембране иммунокомпетентных клеток макроорганизма [35, 38, 52].
Химическая структура и биологические эффекты ЛПС были всесторонне изучены и обсуждены в конце ХХ века [8, 10, 43, 44]. Этот характерный компонент клеточной стенки грамотрицательных бактерий высвобождается сразу после разрушения бактериальной клетки или извлекается из бактериальных мембран ЛПС-связывающим протеином (Lipopolysaccharide binding protein, LBP), циркулирующим в сыворотке крови и относящимся к острофазовым белкам. Образовавшийся белково-рецептор-ный комплекс LBP-ЛПС связывается с рецептором CD14 на поверхности моноцитов, макрофагов и гранулоцитов [14, 38, 45], который может находиться в растворимой форме (sCD14) или связанным с клеточной мембраной GPI-якорем. Функция CD14
заключается в представлении ЛПС и стимуляции им рецепторного комплекса TLR4-MD-2 (рис. 3).
Стимуляция TLR4 является многоступенчатым процессом, при котором активируется каскад сигнальных путей, которые, с помощью факторов транскрипции NF-kB и АР-1 активируют выработки провоспалительных цитокинов, хемокинов и молекул адгезии [55]. В комплексе с белками LBP, CD14 и MD-2 этот сигнальный рецептор изменяет матричную структуру ЛПС, образуя белково-моно-мерные комплексы ЛПС^ВР, ЛПС-CD14 и ЛПС-MD-2, которые при участии цитозольных адаптер-ных белков (MyD88, ТМ^ TRIF/TRAM) реализуют один из путей передачи сигналов, активируют моноциты, макрофаги, нейтрофилы. При электронной микроскопии ЛПС выглядит как фрагмент клеточной мембраны разнообразной формы с двухслойной структурой - внешнего гидрофильного слоя и внутреннего - гидрофобного - липида А. Необходимым кофактором для реакции связывания является альбумин [36, 56].
Рис. 3. Упрощенная схема распознавания ЛПС грамотри-цательных бактерий рецепторным комплексом TLR4-MD-2 клетки организма-хозяина.
ЛПС высвобождается сразу после разрушения бактерий и связывается с LBP. Образовавшийся белково-рецепторный комплекс ЛПС-LBP связывается с кластером CD14, который представляет ЛПС рецепторному комплексу TLR4-MD-2. В дальнейшем при участии внутриклеточного TIR-домена сигнального рецептора и цитозольного адаптерного белка MyD88 происходит инициация дальнейшего иммунного ответа организма.
Молекулярные механизмы инфекционных процессов, вызванных патогенными видами рода Yersinia
Проиллюстрируем эту стратегию на примере патогенных видов рода Yersinia семейства Enterobacteriaceae. Из 17 видов микроорганизмов, отнесенных к этому роду, только три - Y. pestis (возбудитель чумы), Y. pseudotuberculosis и Y. enterocolitica (возбудители псевдотуберкулеза и ки-
шечного иерсиниоза) - являются патогенными для человека и грызунов [6, 8].
Все патогенные виды иерсиний относятся к факультативным психрофилам и характеризуются широким температурным диапазоном, при котором возможен их рост. Несмотря на различия в путях внедрения, они поражают лимфоидные ткани и внутренние органы организма-хозяина. Отличительной чертой иерсиниозов является их клиническая поли-морфность, различные варианты характера и длительности их течения. Патогенность Yersinia spp. в основном связана с их способностью противостоять механизмам врожденной иммунологической защиты, таким как фагоцитоз, и индукции воспалительного ответа макрофагами и нейтрофилами [7, 9].
Значительная часть исследований молекулярных механизмов инфекционных процессов и патогенетической роли молекулярных паттернов ЛПС в развитии инфекций, вызванных грамотрицательными агентами, и их распознавании рецепторным комплексом TLR4-MD-2 была изучена на модели липи-да А патогенных видов из рода Yersinia [5, 6, 17, 21].
Сигналы для иммуностимулирующей активности в организме человека или млекопитаю-щихся после взаимодействия ЛПС (липида А) с рецепторным комплексом TLR4 / MD-2 вызывают определенные изменения рецептора. Наличие внеклеточного домена TLR4 не достаточно для распознавания ЛПС, поэтому наличие в составе комплекса белка MD-2 является существенным для распознавания лиганда [16, 22, 34, 37]. При связывании липида А белок-рецептор MD-2 индуцирует димеризацию TLR4 / MD-2 путем кон-формации поверхности рецепторного комплекса, подготавливая зоны взаимодействия и связывание лиганда с С-концевым фрагментом внеклеточного домена молекулы TLR4 [16, 19, 37].
Более 50 лет назад был описан V антиген Y. pestis (LcrV), один из важных факторов патогенности Yersinia, который кодируется геном IcrV [3, 29, 49]. Ген расположен на плазмиде кальцийзависимости pCad, присутствующей у всех патогенных для человека видах Yersinia [50, 51]. Установлено, что продукция LcrV коррелирует с вирулентностью Yersinia spp. [44, 47, 50]. В работах Sing et al. [47, 48] было показано, что LcrV способен модулировать иммунный ответ организма-хозяина, изменяя продукцию макрофагами цитокинов IL-10, а также имеет решающее значение для транспортировки эффекторных белков Yops в цитоплазму инфицированных клеток эукариот [7, 47].
Для этой цели Yersinia spp., как и другие грамо-трицательные бактерии, используют систему секреции III типа, которая срабатывает только при непосредственном контакте бактерий с клетками организмов-хозяев. В результатах исследований Sing et al. [50, 51] также была доказана роль и уча-
стие гена IcrV в кодировании системы секреции III типа и непосредственное участие продукта этого белка LcrV в регуляции секреции YopD [4, 34, 46]. В дальнейшем, этими исследователями было показано, что клеточными рецепторами, ответственными за продукцию IL-10, индуцированную LcrV, оказались CD14 и TLR4 [48].
Исследования, проведенные в начале XXI века, показали, что изменения ацилирования липида А являются критическими для активации TLR4 и вариации количества ацильных групп могут модулировать активацию рецептора [24, 33, 48, 50]. Было установлено, что реакция клеток человека на измененные структуры липида А более чувствительна к числу ацильных групп, чем у мышей. Например, гекса-ацитилированная модификация липида А при взаимодействии с TLR4 макрофагов человека и мышей изменяет состояние рецептора, одинаково увеличивая биологический отклик. В то же время тетра-ацилированная модификация липида А проявляет значительно более слабое агонисти-ческое влияние на мышиные макрофаги, чем на макрофаги человека [33, 50, 55].
Общеизвестно, что Yersinia pestis - один из самых опасных бактериальных патогенов, являющийся этиологическим агентом бубонной и легочной чумы и проникающий в организм человека через укус блохи, заразившейся от грызунов, контактным или воздушно-капельным путями [41]. В отличие от других представителей этого семейства и в том числе от Y. pseudotuberculosis и Y. enterocolitica, вызывающих кишечные инфекции, Y. pestis не способны длительное время существовать и размножаться во внешней среде, циркулируя в природных очагах грызунов-носителей и насекомых переносчиков (блох) [17, 29].
Замечательное свойство Y. pestis, характерное для всех видов иерсиний, - способность размножаться при различных температурах, позволяет им приспосабливаться к меняющимся условиям среды обитания. Температура среды для блох, обитающих в норах грызунов или волосах млекопитающих, составляет около 25°С, в то время как температура тела грызунов и человека составляет около 37°С. Таким образом, в инфекционном цикле Y. pestis, присутствует два температурных режима, при которых этот вид иерсиний не только выживает, но и по разному использует свой арсенал факторов па-тогенности [5, 13, 15, 21].
Например, активация таких факторов вирулентности Y. pestis как фактор I антиген [17], рН 6 антиген [35], белки Yops [44] и система секреции III типа [16] происходит при температуре 37°С, а продукция мышиного токсина [29], необходимого для репликации бактерий в кишечнике блох, индуцируется при 27°С и ингибируется при 37°С [16].
Высокая патогенность Y. pestis в значительной степени определяется уникальной способностью бактерий преодолевать защитные механизмы млекопитающих, обеспечивая тем самым свое выживание в течение всего жизненного цикла [5, 31, 50]. Важный вклад в эту особенность вносит ЛПС Y. pestis [50].
В недавно опубликованных обзорах Y.A. Knirel и A.P. Anisimov (2012) и M. Matsuura (2013) были представлены новые сведения о структурном своеобразии ЛПС Y. pestis [25, 33] и его биологических свойствах [33]. Pезультаты исследований, выполненных в последние годы на диких мутантных изогенных штаммах Y. pestis, свидетельствуют, что ЛПС Y. pestis являются полифункциональным фактором патогенности, играющим ключевую роль в температурозависимой адаптационной стратегии этого возбудителя [28, 51].
Как и большинство патогенных микроорганизмов, образующих шероховатые колонии, Y. pestis продуцируют ЛПС R-типа, углеводная часть которого не содержит полисахаридной цепи - О-антигена и ограничивается основанием (кором), в отличие от ЛПС, характерного для большинства бактерий, образующих гладкие колонии S-типа, в котором также присутствуют и полисахаридные O-антигенные детерминанты [19, 52]. Эта особенность Y. pestis отличает этот патоген от других видов иерсиний и играет важную роль в патогенезе чумы, являясь существенной частью стратегии преодоления бактерией защитных механизмов хозяина на ранних стадиях инфекции [22, 52].
В то же время некоторые особенности строения ЛПС, включая температурозависимые вариации структуры, как кора, так и липида А, были унаследованы Y. pestis от Y. pseudotuberculosis без заметных изменений [53].
Строение ЛПС Y. pestis и его биологические свойства варьируют в зависимости от внешних условий [7, 54]. Выявлены определенные закономерности в вариациях липидных структур у различных видов патогенных иерсиний (как и у других видов грамотрицательных бактерий) при их размножении в различных температурных условиях окружающей среды [7]. Основные структурные и биологические характеристики ЛПС Y. pestis были детально изучены на препаратах, выделенных из бактерий, культивируемых при различных температурах, которые сходны с условиями их обитания в теле теплокровных млекопитающих (37°С) и пойкилотермных блох (20-28°С) [5, 7, 54].
Структурные изменения липида А, входящего в состав ЛПС Y. pestis, ассоциированные с этими двумя температурными диапазонами, также были выявлены с помощью масс-спектрометрического анализа MALDI-TOF [22]. Авторами было показано, что со-
держание различных ацилированных форм липида А в значительной степени зависит от условий культивирования. Оно было представлен различными гипоацилированными типами спектров (от гекса- до три-ацильных) при культивировании Y. pestis при температуре 27°С и от тетра до три-ацильных - при выращивании бактерий при 37°С [32]. При этом ЛПС, выделенный из Y. pestis, выращенных при 37°С, вызывали гораздо меньший иммунологический ответ макрофагов человека, чем ЛПС бактерий, культивированных при 27°С [33].
В частности, в недавнем исследовании [23] авторами было показано, что стимуляция липидом А рецепторного комплекса TLR4-MD-2 макрофагов при температуре человеческого организма в отличии от температуры пойкилотермных блох вызывала сокращение выработки провоспалительных цитокинов, в том числе IL-12p40 и IL-6 [23]. Таким образом, температурозависимая конформация ли-пида А Y. pestis позволяет патогену избежать иммунного ответа, связанного со снижением иммуно-генности лиганда.
Отмеченные структурные изменения липида А наблюдаются при повышении температуры культивирования бактерий от 21-28°С до 37°С, моделирующем переход от температурных условий в теле пой-килотермных блох к условиям в теле теплокровных млекопитающих [6, 48]. Выявленный сдвиг спектра типов липида А в сторону гипоацильных форм, по-видимому, связан с необходимостью снижения им-муногенности и возможностью уклониться от иммунологической защиты организма-хозяина.
В род Yersinia кроме Y. pestis входят два важных энтеропатогенных вида - Y. pseudotuberculosis и Y. enterocolitica, обладающих еще более выраженными факультативными психрофильными свойствами - способностью размножаться при 4°С. С целью анализа структурных различий форм липи-да А иерсиний культивировали при 21 и 37°С [46]. Было выявлено, что при выращивании при 37°С, каждый из этих видов синтезирует ЛПС, содержащий, главным образом, тетра-ацилированную форму липида А, а при 21°С происходит относительное увеличение гекса-ацилированных форм. При этом некоторые отличия были выявлены в количестве и типах ацильных групп между видами иерсиний [46, 49, 56].
Кроме того, ЛПС-содержащие экстракты этих видов иерсиний, выращенных при 21°С гораздо сильнее стимулировали макрофаги человека, чем аналогичные препараты, приготовленные из культур этих бактерий, выращенных при 37°С [11, 19, 32]. Полученные результаты свидетельствуют, что выработка менее иммуногенных видов ЛПС после попадания в организм млекопитающего является консервативной термозависимой стратегией бак-
терий рода Yersinia, играющей важную роль в их жизненном цикле, реализации патогенности и развитии инфекционного процесса [6, 46].
Таким образом, способность патогенных иерси-ний к температурозависимой модуляции ацилиро-вания липида А, связанная с их психрофильными свойствами, модулирует иммуногенность Yersinia spp., а значит и способность TLR4 организма-хозяина распознавать различные молекулярные модели ЛПС. Это является важной патогенетической особенностью развития актуальных иерсиниозов, возможно, объясняющей клиническую полиморфность, характера и длительности течения инфекций. Многочисленные исследования, выполненные на этих моделях в течение последних двух десятилетий выявили сложную взаимосвязь между способностью патогенных видов иерсиний модулировать ацили-рование липида А, а также способность организма-хозяина распознавать молекулярные паттерны и дифференциально реагировать на эти конформаци-онные модификации лигандов [23, 24].
Выявленная способность к термозависимой вариации иммуногенности характерна только для патогенных видов рода Yersinia. Другие энтеропа-тогенные грамотрицательные микроорганизмы семейства Enterobacteriaceae, например, Escherichia spp., Salmonella spp. и Shigella spp. имеют в составе молекулярных паттернов ЛПС, главным образом, в виде гекса-ацитилированный липид А, высокоимму-ногенный для рецепторного комплекса TLR4 / MD-2 человека. Это свидетельствует о том, что в молекулярных механизмах инфекций, ассоциированных с патогенными видами иерсиний, используются более сложные стратегии иммунного уклонения, связанные с температурозависимыми структурными модификациями липида А [45, 49].
Важную роль в исходе инфекционных заболеваний играет продукция макрофагами и другими клетками иммунной системы ключевых провос-палительных цитокинов, включая фактор некроза опухолей альфа (ФНО-а) - основного медиатора септического шока (эндотоксемии), развивающегося под действием ЛПС. У Y. pestis, как и у других грамотрицательных бактерий и, в том числе, энтеро-патогенных видов иерсиний (Y. pseudotuberculosis и Y enterocolitica), цитокининдуцирующая активность ЛПС передается через клеточный рецептор TLR4 и определяется строением липида А [38].
Ограниченная биологическая активность высокотемпературной низкоацилированной формы ЛПС Y. pestis может играть важную роль в преодолении бактериями защитных механизмов теплокровных животных. В то время как система врожденного иммунитета эффективно стимулируется высокоаци-лированными формами ЛПС, низкоацилированные формы рецептором TLR4 не распознаются и соот-
ветственно не активируют врожденный иммунитет по MD-2-TLR4-зависимому пути. Более того, в опытах с макрофагальными клеточными линиями человека [51] и дендритными клетками [52] ЛПС из клеток Y. pestis, выращенных при 37°С, вел себя как антагонист, активно подавляющий TLR4-зависимый провоспалительный ответ.
Выводы
Врожденный иммунитет и вирулентность микроорганизмов являются чрезвычайно сложными и взаимозависимыми явлениями. Каждое инфекционное заболевание является результатом взаимодействия множества факторов вирулентности патогенного микроорганизма с системой иммунной защиты организма-хозяина. Изучение особенностей патогенеза инфекционных заболеваний, вызванных патогенными видами иерсиний, которые связаны с молекулярными механизмами липополисахаридных структур патогенов, может дать ключ к раскрытию механизмов врожденной иммунной защиты организма от патогенных грамотрицательных бактерий. Выявленные в ходе экспериментальных исследований видовые различия в специфике взаимодействия ЛПС-MD-2-TLR4 у Yersinia spp. на моделях животных пока не позволяют полностью экстраполировать эти результаты на человека и связать их с клинической полиморфностью и степенью тяжести течения инфекций. Однако, как и в познании любой инфекции, понимание патогенетических механизмов при иер-синиозах является решающим шагом для разработки эффективных профилактических средств.
Результаты многочисленных исследований молекулярных механизмов развития иерсиниозов и других инфекций позволили установить, что PAMPs грамотрицательных бактерий передают множественные сигналы на клетки иммунной системы и, следовательно, могут быть использованы как природные, естественные адъюванты, активирующие адаптивный иммунный ответ организма.
К используемым до недавнего времени для создания вакцин очищенным рекомбинантным антигенам иммунная система нередко проявляла толерантность. Объяснением этого явления в определенной мере может быть тот факт, что эти антигены были обеднены молекулярными компонентами PAMPs, необходимыми для активации врожденного иммунитета. По этой причине субъединичные антигенные вакцины оказывались менее эффективными в индукции протективного иммунного ответа.
Для конструирования современных вакцин в настоящее время рационально использовать агенты и синтетические низкомолекулярные адъюванты, напоминающие молекулярные компоненты ЛПС - основного лиганда грамотрицательных бактерий, призванные активировать работу врожденной иммунной системы
и индуцировать производство медиаторов воспаления. Дальнейшее изучение молекулярных механизмов инфекционных процессов позволит разработать и использовать при создании антибактериальных вакцин рациональные конструкции эффективных адъювантов для дополнительной активации иммунной системы, что важно при создании профилактических препаратов для детей и пациентов с ослабленной иммунной системой, с последующей экспериментальной проверкой их биологических свойств.
ЛИТЕРАТУРА
1. Авдеева М.Г., Лебедев В.В., Шубич М.Г. Молекулярные механизмы развития инфекционного процесса // Клин. лаб. диагн. 2007. №4. С. 15-22.
2. Авдеева М.Г., Шубич М.Г. Патогенетические механизмы инициации синдрома системного воспалительного ответа // Клин. лаб. диагн. 2003. №6. С. 3-10.
3. Андрюков Б.Г., Тимченко Н.Ф. Апоптоз-мо-дулирующие стратегии детерминант патогенности иерсиний // Здоровье. Медицинская экология. Наука. 2015. №1(59). С. 29-41.
4. Андрюков Б.Г., Сомова Л.М., Тимченко Н.Ф. Морфологические и молекулярно-генетические признаки программированной клеточной гибели прокариот // Здоровье. Медицинская экология. Наука. 2015. №3(61). С. 4-22.
5. Бывалов А.А., Оводов Ю.С. Иммунобиологические свойства антигенов Yersinia pestis // Биоорган. химия. 2011; 37: 452-63.
6. Дентовская С.В., Анисимов А.П., Кондакова А.Н. и соавт. Структурное разнообразие и эндо-токсическая активность липополисахарида Yersinia pestis // Биохимия. 2011. Т. 76. C. 989-1005.
7. Кувачева Н.В., Моргун А.В., Хилажева Е.Д., Малиновская Н.А., Горина Я.В., Пожиленкова Е.А., Фролова О.В., Труфанова Л.В., Мартынова Г.П., Салмина А.Б. Формирование инфламмасом: новые механизмы регуляции межклеточных взаимодействий и секреторной активности клеток // Сибирский медицинский журнал. 2013. № 5. С. 3-10.
8. Покровский В.И. Иммунология инфекционного процесса: Руководство для врачей. М.: Медицина, 1993.360 с.
9. Потапнев М.П. Аутофагия, апоптоз, некроз клеток и иммунное распознавание своего и чужого // Иммунология, 2014. №2. С. 95-102.
10. Сомов Г.П., Покровский В.И., Беседнова Н.Н., Антоненко Ф.Ф. Псевдотуберкулез. М.: Медицина, 2001. - 256 с.
11. Сунцов В.В., Сунцова Н.И. Чума. Происхождение и эволюция эпизоотической системы (экологические, географические и социальные аспекты). М.: Изд-во КМК. 247 с.
12. Achtman M. et al. Yersinia pestis, the cause of plague, is a recently emerged clone of Yersinia
pseudotuberculosis. Proc. Natl Acad. Sci. USA 1999; 96:14043-8.
13. Andersson J., Sjöberg O., Möller G. Mitogens as probes for immunocyte activation and cellular cooperation. Transplant Rev. 1972; 11: 131-77.
14. Boivin A., Mesrobeanu L. Recherches les antigenes somatique et sur les endotoxines des bacteries. J.Rev. Immunol. 1935; 1: 553-69.
15. Brubaker R.R. The recent emergence of plague: a process of felonious evolution. Microb Ecol. 2004; 47(3): 293-9.
16. Bruneteau M., Minka S. Lipopolysaccharides of bacterial pathogens from the genus Yersinia: a minireview. Biochimie. 2003; 85(1-2): 145-52.
17. Chain P.S., Carniel E., Larimer F.W. et al. Insights into the evolution of Yersinia pestis through whole-genome comparison with Yersinia pseudotuberculosis. Proc Natl Acad Sci USA. 2004 Sep 21; 101(38): 13826-31.
18. Cornelis G. Yersinia type III secretion: send in the effectors.J Cell Biol 2002; 158: 401-8.
19. Du Y., Koh H., Park C.G., Dudziak D., Seo P., Mehandru S., Choi J.H., Cheong C., Park S., Perlin D.S., Powell B.S., Steinman R.M. Targeting of LcrV virulence protein from Yersinia pestis to dendritic cells protects mice against pneumonic plague. Eur J Immunol. 2010; 40(10): 2791-6.
20. Dwidar M., Leung B.M., Yaguchi T., Takayama S., Mitchell R.J. Patterning Bacterial Communities on Epithelial Cells. PLoS One. 2013; 8(6): e67165.
21. Fields K.A., Nilles M.L., Cowan C., Straley S.C. Virulence role of V antigen of Yersinia pestis at the bacterial surface. Infect Immun. 1999; 67(10): 5395-408.
22. Gioannini T.L., Teghanemt A., Zhang D., Esparza G., Yu L., Weiss J. Purified monomeric ligand MD-2 complexes reveal molecular and structural requirements for activation and antagonism of TLR4 byGram-negative bacterial endotoxins. Immunol Res. 2014; 59: 3-11.
23. Hajjar A.M., Ernst R.K., Fortuno E.S., Brasfield A.S., Yam C.S., Newlon L.A., Kollmann T.R., Miller S.I., Wilson C.B. Humanized TLR4/MD-2 mice reveal LPS recognition differentially impacts susceptibility to Yersinia pestis and Salmonella enterica. PLoS Pathog. 2012;8(10):e1002963.
24. Ke Y., Chen Z., Yang R. Yersinia pestis: mechanisms of entry into and resistance to the host cell. Front Cell Infect Microbiol. 2013; 3: 106.
25. Kiljunen S., Datta N., Dentovskaya S.V., Anisimov A.P., Knirel Y.A., Bengoechea J.A., Holst O., Skurnik M. Identification of the lipopolysaccharide core of Yersinia pestis and Yersinia pseudotuberculosis as the receptor for bacteriophage ^A1122. J Bacteriol. 2011; 193(18): 4963-72.
26. Kawai T., Akira S. (2011). Toll-like receptors and their crosstalk with other innate receptors in infection and immunity. Immunity, 2011; 34: 637-50.
27. Knirel Y.A., Anisimov A.P. Lipopolysaccharide of Yersinia pestis, the Cause of Plague: Structure, Genetics, Biological Properties. Acta Naturae. 2012; 4(3): 46-58.
28. Kopp E., Medzhitov R. A Plague on Host Defense. J Exp Med. 2002; 196(8): 1009-12.
29. Krachler A.M., Woolery A.R., Orth K. Manipulation of kinase signaling by bacterial pathogens. J Cell Biol. 2011; 195(7): 1083-92.
30. Kurup S.P., Tarleton R.L. Perpetual expression of PAMPs necessary for optimal immune control and clearance of a persistent pathogen. Nat Commun. 2014; 4: 2616.
31. Kuznetsova T.A, Somova L.M, Plekhova N.G., Drobot E.I., Darveau R.P. Pathogenetic role of Yersinia pseudotuberculosis Lipid A diversity and the innate host response to bacterial infection. Curr. Opin. Microbiol., 1998;1:36-42.
32. Kuznetsova T.A, Somova L.M, Plekhova N.G. Yersinia pseudotuberculosis endotoxin in hemostasis and microcirculation disturbances. Bull Exp Biol Med. 2011; 150(5): 619-23.
33. Lemaitre B., Nicolas E., Michaut L., Reichhart J.M., Hoffmann J.A. The dorsoventral regulatory gene cassette spätzle/Toll/cactus controls the potent antifungal response in drosophila adults. Cell, 1996; 86: 973-83.
34. Maeshima N., Fernandez R.C. Recognition of lipid A variants by the TLR4-MD-2 receptor complex. Front Cell Infect Microbiol. 2013; 3: 3.
35. Matsuura M. Structural Modifications of Bacterial Lipopolysaccharide that Facilitate GramNegative Bacteria Evasion of Host Innate Immunity. Front Immunol. 2013; 4: 109.
36. Medzhitov R. Toll-like receptors and innate immunity. Nat Rev Immunol. 2001; 1(2):135-45.
37. Medzhitov R., Preston-Hurlburt P., Janeway C.A. A human homologue of the Drosophila Toll protein signals activation of adaptive immunity. Nature, 1997; 388: 394-7.
38. Mikula K.M., Kolodziejczyk R., Goldman A. Yersinia infection tools - characterization of structure and function of adhesins. Front Cell Infect Microbiol. 2012; 2: 169.
39. Munford R.S. Sensing Gram-Negative Bacterial Lipopolysaccharides: a Human Disease Determinant? Infect Immun. 2008; 76(2): 454-65.
40. Park B.S., Song D.H., Kim H.M., Choi B.S., Lee H., Lee J.O. The structural basis of lipopolysaccharide recognition by the TLR4-MD-2 complex. Nature, 2009; 458: 1191-5.
41. Perry R. D., Fetherston J. D. Yersinia pestis -etiologic agent of plague. Clin. Microbiol. Rev., 1997; 10: 35-66
42. Pérez-Gutiérrez C., Llobet E., Llompart C.M., Reinés M., Bengoechea J.A. Role of Lipid A Acylation in Yersinia enterocolitica Virulence. Infect Immun. 2010; 78(6): 2768-81.
43. Poltorak A., He X., Smirnova I., Liu M.Y., Van Huffel C., Du X., Birdwell D., Alejos E., Silva M., Galanos C., Freudenberg M., Ricciardi-Castagnoli P., Layton B., Beutler B. Defective LPS signaling in C3H/ HeJ and C57BL/10ScCr mice: Mutations in Tlr4 gene. Science, 1998; 282: 2085-8.
44. Raett C.R. Biochemistry of endotoxins. Annu. Rev. Biochem. 1999; 59: 129-70.
45. Raetz C.R.H., Whitfield C. Lipopolysaccharide Endotoxins. Annu Rev Biochem. Annu Rev Biochem. 2002; 71: 635-700.
46. Raetz C.R.H., Reynolds C.M., Trent M.S., Bishop R.E. Lipid a modification systems in gram-negative bacteria. Annu Rev Biochem. 2007; 76: 295-329.
47. Reinés M.,. Llobet E, Dahlström K.M., Pérez-Gutiérrez C., Llompart C.M., Torrecabota N., Salminen T.A., Bengoechea J.A. Deciphering the Acylation Pattern of Yersinia enterocolitica Lipid A. PLoS Pathog. 2012; 8(10): e1002978.
48. Rebeil R., Ernst R.K., Gowen B.B., Miller S.I., Hinnebusch B.J. Variation in lipid A structure in the pathogenic yersiniae. Mol Microbiol. 2004; 52(5): 1363-73.
49. Schuler G., Steinman R.M. Murine epidermal Langerhans cells mature into potent immunostimulatory dendritic cells in vitro. J. Exp. Med., 1985; 161: 526-46.
50. Sing A., Roggenkamp A., Geiger A.M., Heesemann J.. Yersinia enterocolitica evasion of the host innate immune response by V antigen-induced IL-10 production of macrophages is abrogated in IL-10-deficient mice. J. Immunol. 2002; 168: 1315-21.
51. Sing A., Reithmeier-Rost D., Granfors K., Jim Hill, Roggenkamp A., Heesemann J. A hypervariable N-terminal region of Yersinia LcrV determines Toll-like receptor 2-mediated IL-10 induction and mouse virulence. Proc Natl Acad Sci USA. 2005; 102(44): 16049-54.
52. Sorci G., Cornet S., Faivre B. Immune Evasion, Immunopathology and the Regulation of the Immune System. Pathogens. 2013; 2(1): 71-91.
53. Steinman R.M., Cohn Z.A. Identification of a novel cell type in peripheral lymphoid organs of mice. J. Exp. Med., 1973; 137: 1142-62.
54. Steinman R.M., Witmer M.D. Lymphoid dendritic cells are potent stimulators of the primary mixed leukocyte reaction in mice. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1978: 75: 5132-6.
55. Takeuchi O., Akira S. Pattern recognition receptors and inflammation. Cell, 2010; 140: 805-20.
56. Tyrer P., Foxwell A.R., Cripps A.W., Apicella M.A., Kyd J.M. Microbial Pattern Recognition Receptors Mediate M-Cell Uptake of a Gram-Negative Bacterium. Infect Immun. 2006; 74(1): 625-31.
57. Weismann G. Advances in inflammation research. New York, 1979; 1: 359.
58. Zhang Y., Bliska J.B. Role of Toll-Like Receptor Signaling in the Apoptotic Response of Macrophages to Yersinia Infection. Infect Immun. 2003; 71(3): 1513-9.
B.G. Andryukov, T.S. Zaporozhets, L.M. Somova, N.F. Timchenko variations in temperature-dependent immunogenicity yersinia as molecular strategy survival of the bacteria in the pathogenesis of infections
Federal State Budgetary Scientific Institution «Research Somov Institute of Epidemiology and Microbiology», Vladivostok, Russia.
Discoveries in molecular biology have made in recent decades, we have allowed identifying a key role of tolllike receptors (TLR) in the initiation of innate and adaptive immunity in the pathogenesis of inflammatory and autoimmune reactions. The increase of clinical significance of infections associated with gram-negative flora and originality of the structure of their cell membranes were a prerequisite for the purpose of this review - synthesis of modern ideas about the molecular mechanisms of infections caused by microorganisms that category. In an actual model for the implementation of these molecular strategies authors consider the temperature-dependent variation of the immunogenicity of pathogenic Yersinia species, depending on the number and types of acyl groups of lipid A of lipopolysaccharide (LPS), outer membrane that has a modulating effect on the sensitivity of the receptor TLR4, regulating the immune response in infections caused by gram-negative bacteria.
Keywords: gram-negative bacteria, LPS, lipid A, TLR4, Yersinia spp., immunogenicity, temperature-dependence.
Citation: Andryukov B.G., Zaporozhets T.S., Somova L.M., Timchenko N.F. Variations in temperature-dependent immunogenicity Yersinia as molecular strategy survival of the bacteria in the pathogenesis of infections. Health. Medical ecology. Science. 2015; N 5(63): 4-14. URL: https://yadi.sk/i/g-uKv8IFkcbaa
Сведения об авторах
Андрюков Борис Георгиевич - доктор медицинских наук, ведущий научный сотрудник лаборатории молекулярной эпидемиологии и микробиологии ФГБНУ «НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Г.П. Сомова», телефоны: 8(423)-246-78-14, 89242304647; 690087, г. Владивосток, ул. Сельская, д. 1; e-mail: andrukov_ [email protected];
Запорожец Татьяна Станиславовна - доктор медицинских наук, профессор, И.О. директора «НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Г.П. Сомова», 690087, г. Владивосток, ул. Сельская, 1;
Сомова Лариса Михайловна - доктор медицинских наук, профессор, главный научный сотрудник лаборатории морфологии «НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Г.П. Сомова», 690087, г. Владивосток, ул. Сельская, 1; e-mail [email protected];
Тимченко Нэлли Федоровна - доктор медицинских наук, профессор, ведущий научный сотрудник лаборатории молекулярной эпидемиологии и микробиологии. ФГБНУ «Научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии имени Г.П. Сомова», 690087, г. Владивосток, ул. Сельская, 1; Тел.: 244-1147; e-mail [email protected].
ИНСУЛИНОВЫЕ ТАБЛЕТКИ ПРОХОДЯТ ИСПЫТАНИЯ
Инсулиновые таблетки, разработанные исследователями Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, могут в ближайшем будущем дать еще один вариант управления уровнем глюкозы в крови тем, кто страдает сахарным диабетом. Новая технология доставки лекарств может также применяться и к широкому спектру других методов лечения.
Ведущий автор Samir Mitragotri, говорит: «При диабете, есть огромная потребность в перораль-ной доставке. Люди принимают инсулин несколько раз в день, и использование шприцев и игл является большой проблемой». Соавтор исследования Атгйа Вапецее отмечает, что для тех, кто не любит шприцы и иглы, дискомфорт от инъекций может представлять серьезную проблему. «Это может привести к неправильному лечению и осложнениям, которые приводят к госпитализации», - сказала Атг^а Вапецее.
Новые таблетки продемонстрировали свою способность к сохранению в кислотной среде желудка, благодаря защитной капсуле со специальным покрытием, позволяющим доставлять инсулин в тонкую кишку. Там капсула открывается, инсулин проникает в стенку тонкой кишки и попадает в кровь.
Samir Mitragotri: «Новая терапия должна пройти дополнительные этапы тестирования и улучшения, прежде чем ее можно было бы рассматривать в качестве жизнеспособного лечения диабета».
Источник: http://nauka24news.ru/
