Индукция апоптоза бактериями
Апоптоз инфицированных клеток - это защитная реакция макроорганизма на появление инфекционного агента. Гибель клеток способствует быстрой элиминации возбудителя. Однако патогенные бактерии могут использовать, более того, индуцировать апоптоз для своей "выгоды". Какие же преимущества получает микроорганизм от гибели клеток хозяина? Индукция апоптоза макрофагов защищает бактерии от фагоцитоза, способствуя их выживанию [ Moss et al., 1999 ]. В том случае, когда макрофаги защищают мукозный слой от проникновения бактерий, апоптоз макрофагов создает условия для проникновения возбудителя в подлежащие ткани и даже в кровь и органы. Кроме того, гибель клеток путем апоптоза. а не некроза более благоприятна для бактерий, так как в этом случае не запускаются воспалительные реакции . Индукция гибели эпителиальных и эндотелиальных клеток нарушает барьерную функцию этих клеток, что может привести к проникновению бактерий в субмукозные ткани. Так, хорошо известно, что апоптоз макрофагов и М-клеток - начальная и очень важная стадия в патогенезе шигеллезной инфекции , способствующая более массивной инвазии патогена в результате нарушения барьерной функции этих клеток [ Moss et al., 1999 ]. При изучении роли апоптоза в патогенезе генерализованной бактериальной инфекции было установлено, что повышение уровня апоптоза периферических Т-клеток на первых этапах инфекции является механизмом ограничения системной воспалительной реакции. Однако индуцированная бактериями гибель Т-клеток на поздних стадиях заболевания приводит к ослаблению иммунного ответа (лимфопении) и отражает тяжесть и исход инфекционного процесса. Про-апоптозная. т. е. направленная на индукцию апоптоза активность показана для многих бактерий ( табл. 3 ).
Механизмы индукции апоптоза, выработанные бактериями, разнообразны. Среди них те, которые направлены на ингибирование белкового синтеза, нарушение целостности клеточной мембраны, и те. которые активируются при взаимодействии отдельных клеточных компонентов, таких как ЛПС и суперантигены, с клеточными рецепторами. Можно выделить также группу механизмов, реализуемых в результате сложного взаимодействия белковых молекул с эндогенными сигнальными молекулами эукариотической клетки. Они зависят от наличия у патогенов функциональной системы секреции III типа , посредством которой белковые молекулы транспортируются в эукариотическую клетку и запускают механизм ее гибели. Это может происходить вследствие активации некоторых проапоптозных белков эукариотической клетки, например каспаз: инактивации антиапоптозных факторов, NF-кВ И MAP (Mitogen Activating Protein)-киназ; индукции эндогенной лиганд- рецепторной системы
Более подробно механизмы индукции бактериями апоптоза в результате взаимодействия с сигнальными путями можно рассмотреть на примере некоторых патогенных бактерий.
Shigella flexneri посредством системы секреции III типа секретирует ряд белков в макрофаги, запуская тем самым разнообразные клеточные ответы. Так, белок IpaB может связываться с каспазой 1 , активировать ее и в результате дальнейшей активации эффекторных каспаз приводить к клеточной гибели. Кроме того, каспаза 1 является активатором некоторых цитокинов и способствует выходу ИЛ-1 и развитию воспалительного процесса. Индукция апоптоза макрофагов и воспалительная реакция создают ряд "преимуществ" для возбудителя, способствуя массивной цикличной инвазии шигелл и развитию инфекции [ Moss et al., 1999 ].
Для Salmonella typhimurium показано наличие аналогичного механизма индукции апоптоза. Сальмонеллы транспортируют в клетку посредством системы секреции III типа белок SipB , имеющий высокую гомологию с белком IpaB Shigella flexneri и также связывающийся с каспазой 1 . что приводит к апоптозу макрофагов [ Joshi 2000 ].
Staphylococcus aureus также индуцирует апоптоз, однако механизм действия этого возбудителя не вполне ясен. При взаимодействии со стафилококком в клетках наблюдается активация каспазы 3 и каспазы 8 , а также стресс-индуцируемых протеинкиназ [ Ojcius et al., 1998 ]. Предлатается, что S. aureus, так же как шигеллы и сальмонеллы, транспортирует в клетку белки, способные активировать каспазы и другие ферменты апоптоза. Кроме того, весьма вероятно, что индукция апоптоза происходит при участии мю-токсина или эндотоксина [ Мoos et al.. 1999 ].
Иерсинии экспрессируют два белка: YopP (Yersinia enterocoliа) и YopJ ( Yersinia pestis и pseudotuberculosis), которые очень важно для индукции апоптоза макрофагов . Эти белки транспортируются В клетку при участии системы секреции III типа. Об участии белка YopP/J в индукции апоптоза свидетельствует тот факт, что мутанты по YopP/J белку не вызывали апоптоз макрофагов и характеризовались заниженной вирулентностью по сравнению с диким типом [ Green? ea, 1998 ].
Белки YopP/J индуцируют апоптоз посредством нескольких механизмов. Во-первых, эти белки ингибируют эндогенные антиапоптозные факторы эукариотической клетки. Так, было показано, что YopP/J, являющиеся протеазами , блокируют активность транскрипционного фактора NF-кВ , МАР-киназы и МКК в результате расщепления фермента, участвующего в посттрансляционной модификации этих факторов [ O'Connor et al., 2000 ]. Во-вторых, белки иерсиний, благодаря своей протеазной активности могут активировать индукторную каспазу, которая, в свою очередь, активирует проапотозный белок Bid , что приводит к транслокации последнего на митохондрии и запуску митохондриального сигнального пути , приводящего к апоптозу [ Vaux, Strasser. 1996 ]. Таким образом, иерсинии запускают апоптоз эукариотическихклеток в результате блокирования антиапоптозных факторов и активации проапоптозных путей.
Pseudomonas aeruginosa использует другой механизм запуск клеточной гибели. Показано, что при инфекции эпителиальных клетокв условиях in vitro и in vivo P. aeruginosa активирует эндогенную Fas-лиганд-рецепторную систему . Активация зависит от наличия системы секреции III типа , так как установлено, что при подавлении функции этой системы бактерии не индуцировали апоптоз эпителиальных клеток. Взаимодействие Fas-рецептора с Fas-лигандом приводит к активации каспазы 3 и каспазы 8 , выходу цитохрома С из митохондрий и развитию апоптоза. Таким образом, апоптоз эукариотических клеток, который может индуцироваться многими патогенными бактериями в ходе инфекции, является важным и часто необходимым звеном в патогенезе вызываемых ими заболеваний, способствуя наиболее эффективному распространению возбудителя.
