Прямое действие на сигнальные пути апоптоза (внутриклеточные паразиты)

У облигатных внутриклеточных паразитов основным механизмом, препятствующим апоптозу , по-видимому, является прямое действие на сигнальные пути. Особенно убедительно это показано для трех патогенных для человека представителей семейства Chlamydiaceae : Chlamydia trachomatis , Chlamydophila pneumoniae , Chlamydophila psittaci . Характерный для хламидий цикл развития делает их крайне зависимыми от клетки хозяина. Инфекционные элементарные тельца , попадая в клетку, проходят стадию неинфекционных ретикулярных телец. Если хозяйская клетка погибнет до образования инфекционных элементарных телец, то инфекция не получит своего развития. Поэтому антиапоптозная активность хламидий по- видимому, была закреплена в процессе эволюции как фактор патогенности этих микроорганизмов. К настоящему времени известно, что все три вида хламидий обладают про- и антиапоптозной активностью. С. psittaci индуцирует апоптоз эпителиальных клеток и апоптоз макрофагов , но в то же время защищает макрофаги от внешних апоптозиндуцирующих сигналов. В ходе инфекции эпителиальных клеток и макрофагов, вызванной С. psittaci (GPIG) и С. trachomatis (LGV/L2) в условиях in vitro, a также в клетках эпителия генитального тракта мышей, инфицированных С. trachomatis (MoPn) in vivo, наблюдали индукцию апоптоза [ Ojcius et al., 1998 ]. При изучении механизма индукции клеточной гибели на этих моделях показано, что хламидии индуцировали каспазо-независимый сигнальный путь в результате активации белка Bax и траслокации его на мембрану митохондрий . Такой механизм может рассматриваться как универсальный стрессорный ответ на внутриклеточных паразитов , наблюдающийся на последних стадиях инфекции. В случае хламидийной инфекции индукция апоптоза на последних этапах цикла развития возбудителя приводит к выходу элементарных телец , что благоприятствует развитию инфекции.

В ходе инфекции, вызванной С. pneumoniae , в эпителиальных клетках , моноцитах и макрофагах выявлена сильная антиапоптозная активность , защищающая клетки от гибели под воздействием различных факторов [ Airenne et al., 1999 ]. В экспериментах по выявлению характерных для апоптоза морфологических изменений в эпителиальных клетках (конденсация хроматина и фрагментация ядра) при хламидийной инфекции была показана прямая зависимость между наличием в клетке инфекционного агента (хламидийных включений) и устойчивостью к индуцированному апоптозу [ Krull, et al., 1999 ]. Эпителиальные клетки, инфицированные С. pneumoniae, были устойчивы к апоптозу, индуцированному ФНОальфа и стауроспорином [ Fan et al.. 1998 ]. Как известно, ФНОa запускает рецепторный сигнальный путь, в то время как стауроспорин индуцирует выход цитохрома С из митохондрий. Таким образом, экспериментальные данные указывают на то, что хламидии могут блокировать как внешний, рецепторный, так и внутренний, митохондриальный, сигнальный путь, ведущий к апоптозу. Детальное исследование молекулярных механизмов развития апоптоза позволяет определять и конкретные этапы взаимодействия между проводящими путями и антиапоптозными факторами. Так, в случае хламидий установлено, что ингибирование апоптоза происходит, по крайней мере, на двух этапах сигнального пути: до выхода цитохрома С из митохондрий и до активации каспазы 9 (см. рис. 9 ). Ключевым звеном развития апоптоза является выход цитохрома С из митохондрий. Выявление цитохрома С с помощью моноклональных антител в инфицированных хламидиями и неинфицированных клетках Нер-2 показало, что после индукции апоптоза как ФНО-а, так и стауроспорином в контрольных клетках цитохром С выявлялся диффузно в цитоплазме, в то же время в клетках, содержащих хламидийные включения, он сохранялся в митохондриях [ Krull et al., 1999 ]. Эти данные свидетельствуют о том, что С. pneumoniae блокирует апоптоз на этапах, предшествующих выходу цитохрома С из митохондрий. Тем самым, подавляя выход цитохрома С из митохондрий, хламидии могут обеспечивать резистентность инфицированных клеток к самым различным апоптозным сигналам.

Установлено также, что хламидии блокируют апоптоз еще на одном этапе сигнального пути. В опытах с использованием бесклеточных систем введение цитохрома С в цитоплазматические экстракты, полученные из инфицированных клеток, не вызывало активации каспаз: индуцирующей каспазы 9 и эффекторной каспазы 3 [ Fan et al., 1998 ]. Таким образом, выявление у С. pneumoniae антиапоптозной активности, направленной на подавление выхода цитохрома С и цитохром-С- опосредованной активации каспаз, может свидетельствовать о том, что этот этап развития апоптоза клетки хозяина является существенным в системе защиты от внутриклеточных патогенов.

Как мы отмечали, существуют две основные группы механизмов антиапоптозной активности у бактерий: прямого и непрямого воздействия на проводящие пути, ведущие к апоптозу (см. рис. 9 ). Вторая группа механизмов связана с активацией эндогенных факторов резистентности к апоптозу и прежде всего транскрипционного фактора NF-кВ . Изучение роли этого механизма при хламидийной информации показало, что в эпителиальных клетках инфекции не происходит активации NF-кВ. а также некоторых других белков с антиапоптозной активностью - Bcl-2 , XIAP , Hsp70 [ Dechend et al.. 1999 ]. Наряду с этим имеются данные о том, что резистентность к апоптозу инфицированных С. pneumoniae моноцитов связана с активацией NF-кВ. Этот универсальный механизм блокирования клеточной гибели при внутриклеточном паразитизме ( риккетсии , эрлихии ) для хламидий, по-видимому, специфичен только в отношении определенного типа клеток ( моноциты/макрофаги ). На основании полученных данных можно предполагать, что С. pneumoniae реализует различные механизмы управления клеточной гибелью, а основным может быть еще мало изученный механизм прямого воздействия на сигнальные пути. Становится очевидным, что подавление апоптоза при хламидийной инфекции связано с белком или белками, синтезируемыми метаболически активными формами, ретикулярными тельцами . Показано, что наиболее эффективная защита от апоптоза наблюдается в клетках с достаточно крупными включениями, содержащими большое количество ретикулярных телец, и зависит от цикла развития хламидий [ Airenne et al., 1999 ]. Антиапоптозной активностью обладают и атипичные персистирующие формы хламидий, образующие мелкие включения, но являющиеся метаболически активными формами [ Geng et al.. 2000 ].

У С. pneumoniae на основании анализа структуры генома были выявлены гены, кодирующие белки системы секреции III типа , поэтому вполне вероятно, что хламидии могут секретировать белки, которые попадают в цитоплазму клетки хозяина из включения, микроколонии хламидий [ Kalman et al.. 1999 ]. К настоящему времени не идентифицирован хламидийный белок-регулятор апоптоза обладающий прямым антиапоптозным действием. Выбор кандидата на роль хламидийного белка-регулятора апоптоза на основании поиска гомологии с известными белками других бактерий с аналогичными функциями, а также с эукариотическими белками не дал результатов [ Kalman et al., 1999 ]. Так, предотвращение выхода цитохрома С из митохондрий обеспечивается в основном антиапоптозными белками семейства Bcl-2 . Однако в геноме С. pneumoniae не выявлены гены, кодирующие гомологичные белки. Вполне возможно, что хламидий реализуют еще не известный механизм регуляции апоптоза. В связи с этим при изучении подавления хламидиями апоптоза наиболее перспективна идентификация хламидийных белков, ответственных за антиапоптозную активность. Она позволит, с одной стороны, изучить механизм действия этих белков, а с другой, приступить к поиску специфических ингибиторов этих факторов с использованием нового подхода на основе скрининга библиотек низкомолекулярных химических соединений.