Бактеріальні екзо- та ендотоксини

курсовая работа

1.4 Особливості генетичного контролю синтезу факторів патогенності бактерій

У бактерій виявлені три типи генів, які здійснюють контроль синтезу факторів патогенності: гени власні хромосоми; гени, привнесені плазмідами; гени, привнесені помірними конвертуючи фагами. Наприклад, синтез холерогену у Vibrio Cholerae здійснюється генами Tox - оперона власної хромосоми. Синтез екзотоксинів та факторів адгезії у ентеротоксигенних штамів Escherichia Coli здійснюється генами, привнесеними Ent - плазміди. Синтез ексфоліативного токсину типу А у стафілококів контролюється хромосомним геном, а типу В - плазмідним геном; синтез екзотоксину у Corynebacterium diphtheria - привнесеними Tox - генами коринефага [2, 5].

Наявність у світі мікробів додаткових джерел генів патогенності, носіями яких виявилися віруси і плазміди, безсумнівно стало одним з факторів виникнення патогенних для людини і тварин бактерій.

Всі вищеназвані нами в розділі 1.3 Фактори патогенності (вірулентності) чинники і параметри патогенності і вірулентності схильні до фенотипових і генотипових змін. Причини таких змін - ефекти різних фізичних і хімічних факторів. У першу чергу патогенні властивості бактерій знаходяться під контролем хромосомних і плазмідних генів. Здатність до утворення екзотоксинів детермінують позахромосомні tox - гени конвертуючих бактеріофагів і плазмід (наприклад, синтез дифтерійного гістотоксина, ботулімного нейротоксину та ін.) Утворення ендотоксинів кодують хромосомні гени [2, 5].

Генотипове зниження вірулентності можливо при мутаціях, рекомбінаціях, втраті позахромосоних спадкових факторів (плазмід, транспозон, вставних (IS - ) послідовностей).

Фенотипове зниження вірулентності можливо при попаданні збудника в несприятливі умови. In vitro воно виникає в результаті несприятливого режиму культивування та складу живильного середовища, а вплив селективних несприятливих факторів або обробки популяції гомологічною антисироваткою. In vivo зниження вірулентності виникає внаслідок селекції маловірулентних штамів в гетерогенній популяції збудника під дією захисних факторів, антимікробних препаратів та ін.. Популяція, що вижила набуває стійкість до цих впливів, але « платить » своїми патогенними властивостями (наприклад, за рахунок втрати плазмідних або хромосомних генів патогенності)

З часів Пастера штучне зниження вірулентності - аттенуація [ від лат. attenuo, послаблювати ] - покладено в основу виробництва ряду вакцин. Таким чином патогенність - якісна ознака хвороботворного мікроба, а вірулентність кількісний прояв патогенності.

Як вже зазначалося, вірулентність обумовлена різними факторами, які проявляються в адгезії, колонізації, пенетрації, інвазії і придушенні неспецифічного та імунного захисту організму хазяїна.

Всі згадані ознаки знаходяться під контролем хромосомних і плазмідних генів (плазміди). Так, утворення пілей загального типу, що беруть участь в адгезії, контролюється хромосомними генами. У той же час адгезія, колонізація і деякі антигени у ешерихій контролюються плазмідами CFA/I, CFA/II, CFA/III [3].

Утворення біологічно-активних речовин, що беруть участь в пенетрації, також контролюється плазмідами (наприклад, у шигел Зонне і інших бактерій), а ферментів гіалуронідази і нейрамінідази, що беруть участь в інвазії, - хромосомними генами. Синтез антифагоцитарних і антикомлементарних речовин, наприклад протеїну А золотистого стафілокока, М - протеїну піогенного стрептокока, капсульного полісахариду пневмокока, контролюють головним чином хромосомні гени. У R-плазмідних бактерій містяться транспозони, які контролюють не тільки множинну стійкість до різних антибіотиків, але і їх токсичність. Трансміссивність плазмід призводить до поширення згаданих ознак серед бактеріальних клітин власної та сусідніх популяцій. Генетичний контроль токсиноутворення здійснюється хромосомними генами або різноманітними плазмідами: F, R, Col та ін.., містять tox - транспозони, а також конвертується бактеріофагами.

Хромосомні tox - гени контролюють утворення холерогена, ексфоліотина золотистого стафілокока, ентеротоксину Clostridium perfringens та ін.. У складі хромосоми лізогенних культур, несучих профаг, виявлені tox - гени, які контролюють утворення дифтерійного гістотоксина, скарлатинозного еритрогенного токсину, ботулінічного нейротоксину.

У деяких плазмідах, що знаходяться в автономному, незалежному від хромосоми стані, містяться tox - гени, відповідальні за утворення термолабільного ентеротоксину кишкової палички та інших токсинів. Багато tox - плазмід контролюють утворення не самих токсинів, а протоксин, що вимагає для своєї активації додаткового компонента. Цим активуючим компонентом є протеази, утворення яких знаходиться під контролем хромосомних генів. Протеази беруть участь в активації багатьох протоксин, наприклад дифтерійного гістотоксина, ботулінічного нейротоксина та ін.. Таким чином здійснюється спільний контроль плазмідними і хромосомними генами за утворенням функціонально-активних токсинів.

Вірулентність і токсиноутворення - неодмінні атрибути патогенності - можна розглядати як прояв селективних переваг бактеріальних клітин в організмі господаря. Плазміди, щоб забезпечити поширення відповідних ознак серед клітин бактеріальної популяції, сприяють її виживаності in vivo. Це свідчить про те, що генетична інформація, що міститься в плазмідах і транспозонах, важлива для клітин популяції тільки в даних конкретних умовах її існування. Зміни цих умов, наприклад, при попаданні бактерій з організму хворого в навколишнє середовище або нечутливий організм, позбавляє їх даних переваг, що може відбитися на виживанні популяції в цілому в нових умовах існування [2, 5].

Мінливість вірулентності, також як будь-якої іншої ознаки, може носити фенотиповий і генотиповий характер (як уже згадувалося вище).

У першому випадку ослаблення вірулентності є нестійким явищем, яке може бути повязане in vitro з несприятливими умовами культивування бактерій або складом поживних середовищ.

Ослаблення вірулентності відбувається при обробці бактеріальної популяції гомологічною імунною сироваткою. Однак в умовах організму механізм дії може бути повязаний не зі зміною вірулентності бактері, а з селекцією стійких маловірулентних клітин, існуючих в гетерогенній бактеріальній популяції. При подальшому культивуванні відновлення вірулентності отриманої бактеріальної культури може не відбутися, якщо всі вірулентні особини були нейтралізовані гомологічною антисироваткою.

Аналогічним чином відбувається селекція авірулентних мутантів при впливі на бактеріальну популяцію відповідних селективних факторів. Так, наприклад, авірулентний штам БЦЖ був селекціонований при багаторазових пересівах протягом багатьох років вірулентної культури мікобактерій туберкульозу на картопляно - гліцериновому середовищі з бичачою жовчю [4].

Методи ослаблення вірулентності патогенних мікроорганізмів мають велике практичне значення для отримання вакцинних штамів тобто таких авірулентних мікробних культур, з яких отримують живі вакцини для специфічної профілактики інфекційних захворювань.

Підвищення вірулентності досягається шляхом культивування бактерій in vitro в оптимальних умовах або при багаторазових пасажах маловірулентних культур через організм чутливої лабораторнох тварини. У даному випадку також має місце селекція вірулентних особин, що містяться в гетерогенній бактеріальній популяції, що в кінцевому підсумку може призвести до підвищення її вірулентності. Генотипові зміни патогенних мікроорганізмів мають місце при мутаціях, рекомбінаціях, а також міграції позахромосомних факторів спадковості, контролюючих вірулентність і токсиноутворення [4].

Делись добром ;)