Микробные ассоциации – это естественные или искусственно созданные человеком сообщества микроорганизмов, которые основаны на симбиотических или метабиотических отношениях. Отдельные виды микроорганизмов, составляющих микробные ассоциации, обычно устойчивы к продуктам жизнедеятельности др. видов, участвующих в этой ассоциации, и используют эти продукты как источник энергии, углерода и азота или в качестве факторов роста [3].
Среди заболеваний, вызываемых микробными ассоциациями, можно выделить такие, как некоторые заболевания мочеполовой системы, перитониты [1], абсцессы и гангрены легких, острые пневмонии [12], тонзиллиты [2], ангина Симановского-Плаута-Венсана, заболевания верхних дыхательных путей [16] и др.
Приведем пример, по результатам одного из исследований микробных ассоциаций при гнойно-септических инфекциях в отделении раневой инфекции многопрофильного стационара, было выявлено, что в ассоциациях преобладали следующие микроорганизмы: Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis и Acinetobacter baumannii. А такие виды, как Enterobacter agglomerans и Proteus mirabilis, у пациентов отделения раневой инфекции зарегистрированы только в составе ассоциаций [13].
Ассоциированные инфекции обладают рядом особенностей межмикробных взаимодействий, которые могут существенно влиять на формы и течение инфекционного процесса [8]. Механизмы отягощенного течения ассоциированных инфекций следующие:
- микробы-ассоцианты усиливают действие детерминант вирулентности основного возбудителя;
- условно-патогенные энтеробактерии в микробных ассоциациях обладают резко выраженной протеолитической активностью, особенно протей и сине-гнойная палочка;
- микробы-ассоцианты нередко обладают множественной лекарственной устойчивостью, которая связана с выработкой адаптивных ферментов, разрушающих данный антибиотик.
Вышеизложенные положения можно доказать исследованием, проведенным на кафедре микробиологии Башкирского медицинского университета. Проводилось изучение роли условно-патогенных энтеробактерий в различных микробных ассоциациях. При изучении биологических свойств энтеробактерий в микробных ассоциациях они проявляли более высокую токсическую активность, чем их монокультуры. Например, вирулентность монокультуры Enterobacter - 26,3%, а вирулентность микробной ассоциации Enterobacter и Citrobacter - 57,1% [5, 15].
Иммунный ответ на представителей разных видов будет, безусловно, неодинаков [7]. Для того, чтобы проанализировать взаимодействие клеток иммунной системы с микробными ассоциациями, рассмотрим ассоциацию Staphylococcus aureus и Escherichia coli. Для начала обсудим защитные реакции макроорганизма на каждый вид отдельно.
Staphylococcus aureus. Патогенность золотистого стафилококка связана с тремя группами факторов: колонизацией и адгезией, при которых важную роль играет тейхоевая кислота клеточной стенки; персистенцией, происходящей за счет факторов, препятствующих фагоцитозу; а также выработкой токсинов различного механизма действия (гемолизинов, лейкоцитов, энтеротоксинов, эксфолиатинов) и ферментов вирулентности (плазмокоагулазы, гиалуронидазы, фибринолизина, ДНК-азы, РНК-азы, лецитовителлазы, β-лактамазы и др.) [15].
TLR2 считается наиболее значимым для распознавания структур стафилококка – тейхоевые кислоты, пептидогликан, фенолрастворимые модулины и т.д. В распознавании также возможно участие Nod2 и TLR9. Рецепция инициирует в клетках макроорганизма синтез и секрецию провоспалительных цитокинов: TNF-α, IL-1β, IL-6, IL-12, хемокинов CXCL1, CXCL2, CXCL5, CXCL8 (IL-8) и т.д. Помимо регуляции численности лейкоцитов, цитокины оказывают влияние на функциональное состояние фагоцитов: осуществляют прайминг нейтрофилов. Развивается воспалительная реакция.
Следует отметить, что основную роль в защите макроорганизма от стафилококковой инфекции играют нейтрофильные лейкоциты, первыми пребывающие в очаг воспаления. Главной их функцией является поглощение и уничтожение бактерий. Ключевая роль нейтрофилов в борьбе против S. aureus обусловлена фагоцитарной функцией этих клеток, которая заключается в поглощении и последующем уничтожении бактерий. Конечный результат достигается благодаря мощному по сравнению с другими фагоцитами бактерицидному потенциалу нейтрофилов. При поглощении патогена клетки вырабатывают активные формы кислорода непосредственно в полость фагосомы с помощью мембранного фермента NADPH-оксидазы. Многочисленные гранулы нейтрофилов содержат антибактериальные белки (дефензины, катепсины, лизоцим и т.д.). При слиянии мембран фагосомы и гранул нейтрофилов эти соединения оказывают своё бактерицидное действие на патоген.
Что касается гуморального иммунитета, то основная функция антител в защите макроорганизма от S.aureus – это опсонизация. Среди всех классов иммуноглобулинов основную долю сывороточных антистафилококковых антител составляют антитела класса G. Хотя IgA, взаимодействующие с поверхностными антигенами бактерии, также представлены в большом количестве.
В гнойных ранах, возбудителем инфекции в которых является S. aureus, концентрация IgG в 5 раз больше, чем в экссудате стерильных ран. Тогда как концентрации других иммуноглобулинов при наличии или отсутствии инфицирования раны остаются неизменными.
Не менее важной функцией антител представляется нейтрализация микробных токсинов. Токсины S. aureus индуцируют выработку антитоксических антител, что позволяет снизить остроту клинических проявлений стафилококковых инфекций [14].
Escherichia coli в норме является представителем микрофлоры желудочно-кишечного тракта [10]. Иммуномодулирующая функция осуществляется как по отношению к неспецифическим факторам защиты, так и собственно адаптивному иммунному ответу. За счет микробиоты происходит запуск и последующая активация синтеза неспецифических факторов защиты как гуморальных (лизоцим, пропердин, комплемент), так и клеточных (фагоцитоз). Воздействие на иммунитет включает в себя стимуляцию созревания лимфоидного аппарата кишечника, активацию синтеза sIgA и стимуляцию продукции цитокинов и интерферонов колоноцитами [4]. Таким образом, современная концепция симбиоза микро- и макроорганизмов связана с индукцией последним толерантности к антигенам индигенной и условно-патогенной микрофлоры, а также с функцией индуцированных Т-регуляторных лимфоцитов (CD4+, CD25+, FOXP-3+), способных подавлять иммунный ответ на антигены этих бактерий [17].
Совсем иначе идут процессы взаимодействия клеток иммунной системы с E. coli в том случае, когда последняя оказывается в атипичном месте (или при попадании патогенных штаммов E. coli).
В подобных случаях происходит активация факторов неспецифического иммунитета и выработки антител. Высокий уровень антител классов Е или G к условно-патогенной микрофлоре будет приводить к развитию и поддержанию инфекционно-аллергического воспаления либо по атопическому (I) типу, либо по антителзависимой клеточной цитотоксичности (V типу) [9]. Значит, нарушенная иммунная толерантность к данным микроорганизмам будет приводить к поддержанию воспалительного процесса, что клинически будет проявляться рецидивирующими заболеваниями [11].
Имеется очень мало исследований о том, как клетки иммунной системы взаимодействуют с микробными ассоциациями. Возможно, они из ассоциации выбирают «приотрететного» микроорганизма или действуют отдельно на каждый микроорганизм также как и в монокультуре.
Немногочисленные исследования в этой области открывают большие перспективы перед нами, т.к. изучение действий иммунной системы против микробных ассоциаций дает возможность разработки способов помощи в иммунном ответе, ведь у микробных ассоциаций повышается резистентность ко многим антибиотикам, и антибиотикотерапия становится безрезультатной.