Гомеостаз малых молекул микробного происхождения и его роль во взаимоотношениях микроорганизмов с хозяином
Н.В.Белобородова, Г.А.Осипов
Академическая группа академика РАМН Ю.Ф.Исакова
Стерильный организм человека существует в мире (воздух, вода, почва и др.), богато населенном различными микроорганизмами. Опасные для жизни специфические инфекции (дифтерия, чума, холера, бутулизм, столбняк и др.) вызываются патогенными бактериями, обладающими большим набором факторов патогенности. Жизнедеятельность патогенных бактерий связана с выделением высокотоксичных соединений, направленных на гибель макроорганизма-хозяина, следовательно, в конечном итоге, и на гибель самих бактерий, поэтому развитие микромира по этому пути с общебиологических позиций представляется тупиковой ветвью эволюции. В связи с этим выглядит не случайным предсказание, что со временем опасные инфекции уйдут на второй план по сравнению с инфекциями, вызванными условно-патогенными микроорганизмами - представителями аутомикрофлоры человека [1], и это можно констатировать уже сегодня, спустя всего 40 лет.
В конце 90-х на первое место в структуре летальности среди пациентов высокого риска в отделениях реанимации и интенсивной терапии при самых различных заболеваниях (хирургическая или онкогематологическая патология, травма, ожоги, недоношенность и др.) вышел сепсис. Сепсис, который, как известно, не связан с патогенными бактериями, а представляет собой конфликт макроорганизма вследствие неадекватности иммунных реакций с его собственной условно-патогенной микрофлорой, колонизирующей открытые биоценозы.
Этот факт свидетельствует о серьезных недостатках в фундаментальных знаниях о механизмах сосуществования высшего и низших организмов. Эти знания необходимы для получения новых возможностей тонкого регулирования процессов взаимодействия микрофлоры и организма хозяина при различных патологических состояниях.
Рассмотрим ряд известных фактов и некоторые последние сведения в этой области.
Крупнейшим достижение последних лет следует считать открытие цитокин-обусловленной сигнальной системы, обеспечивающей взаимообмен информацией между клетками макроорганизма, что позволило расшифровать и объяснить многие феномены. Так, цитокины (TNF, IL-1, IL-6) играют ведущую роль в индукции ответа острой фазы, что является интегральной частью механизма защиты внутренней среды человека против чужеродных субстанций и инфицирующих микроорганизмов. Сложными экспериментами с применением генной инженерии доказано, что ряд других цитокинов (IL-2, IL-10) несут противовоспалительные функции и вовлечены в процесс блокирования воспалительного ответа на резидентную микрофлору. Предложен термин “бактериальные модулины” как новый класс факторов вирулентности, включающий те бактериальные структуры, которые обладают цитокин-индуцирующей активностью [10] (Табл.1).
В центре внимания исследователей уже более 30-40 лет находится LPS - липополисахарид, который наряду с рядом протеинов и фосфолипидов с оставляет макромолекулярный комплекс эндотоксина грамотрицательных бактерий [15,18]. Однако сегодня ясно, что многие другие компоненты бактерий, отличные от LPS, также обладают способностью индуцировать выброс цитокинов. В последние 5-10 лет интенсивно исследуется ряд компонентов бактериальной природы (карбогидраты, протеины и липиды), которые обладают способностью стимулировать синтез цитокинов.
Таблица 1.
Цитокин-индуцирующие бактериальные модулины - по материалам публикаций [2,3,4]
|
мишень |
результат |
изменение поведения клетки |
LPS и другие бактериальные модулины |
макрофаги
|
выброс эйкозаноидов и цитокинов |
|
В литературе последних лет идет активный поиск других бактериальных модулинов. Для грамотрицательных бактерий это прежде всего белки внешней мембраны:
Роль бактериальных модулинов играют также ряд протеинов фимбрий (или пилей), которые in vitro стимулируют выброс эпителиальными клетками IL-1, а в эксперименте на мышах - продукцию IL-6 [9].
Другие модулины, связанные с клеточной стенкой бактерий, это неидентифицированные поверхностные протеины, протеин А и протеины теплового шока некоторых микроорганизмов. В частности, белки теплового шока, полученные от E.coli, Legoinella pneumophila, Mycobacterium leprae, Mycobacterium bovis, способны стимулировать накопление mRNA для ряда интерлейкинов, в том числе - для L-1, IL-1b , IL-6, GM-CSF и TNF-a [7].
Функцию бактериальных модулинов выполняют также липопротеины, найденные в цитоплазматической мембране как грамотрицательных, так и грамположительных бактерий, что побудило некоторых исследователей изучать интерлейкин-стимулирующие эффекты у синтетических аналогов выделенных соединений и их структурных дериватов [8]. Нарастает число публикаций по изучению гликопротеинов клеточной стенки бактерий, стимулирующих не только выброс TNF макрофагами, но и синтез TNF [ 13 ].
Ряд внеклеточных продуктов - протеазы, экзотоксины и другие экстрацеллюлярные протеины также оказывают влияние на синтез и выброс цитокинов моноцитами или эпителиальными клетками. Цитокин-стимулирующая способность обнаружена и среди соединений небелковой природы - у некоторых липидов и полисахаридов. Так, освобожденный от протеинов липид/полиол, выделенный из мембран Mycoplasma fermentans, стимулировал выброс макрофагами IL-6 и TNF-a [16]. В отношении полисахаридов имеются не только инвитровые исследования, но и экспериментальные данные о способности группо-специфичного полисахарида стрептококка группы В в организме новорожденных крыс повышать уровень циркулирующего TNF-a [14].
Тейхоевые и липотейхоевые кислоты - основные компоненты клеточной стенки грамположительных бактерий, вместе с пептидогликаном играют главную роль в развитии цитокин-индуцированного шока при грамположительном сепсисе (являясь своеобразным эквивалентом липополисахариду грамотрицательных бактерий). Пептидогликан клеточной стенки грамположительных бактерий (Streptococcus pyogenes, Staphylococcus aureus, S.epidermidis) - стимулирует выброс IL-6 и TNF-a моноцитами периферической крови человека. Под действием ферментов в макроорганизме пептидогликан быстро разрушается, но и его фрагменты обладают цитокин-индуцирующей активностью [11].
Важно отметить, что по крайней мере у одного из бактериальных модулинов (мембранный протеин 39-kDa, выделенный от Proteus mirabilis) в эксперименте обнаружена способность ингибировать LPS-индуцированный синтез интерлейкина IL-1 и продукцию макрофагами соединений со свободными кислородными радикалами [19].
Приведенные выше данные отдельных экспериментов позволяют предположить потенциальную возможность микробных структур оказывать как про-, так и противовоспалительное действие, в частности, через влияние на активность макрофагов. Это тем более интересно, что в последние годы ряд авторов отводят макрофагам центральную роль в развитии полиорганной недостаточности при сепсисе [7].
Однако инвитровые исследования активности отдельных бактериальных соединений не позволяют получить общую картину взаимоотношений человека и с его микрофлорой.
Человек существует в состоянии симбиоза с микроорганизмами, населяющими его кишечник, кожу, слизистые оболочки зева, дыхательных путей, мочеполового тракта и др. На поверхности соприкосновения (или разделения) внешнего мира с внутренней средой организма человека концентрация микроорганизмов наиболее высока и достигает на коже 105-6 КОЕ/г, а на слизистых кишечника свыше 1011-12 КОЕ/г. Площадь соприкосновения стерильной внутренней среды макроорганизма с внешним микромиром огромна, например, для тонкой кишки при длине последней 2,8-3,2 м площадь слизистой составляет 180-200м2 . В свете современных представлений, процесс поступления сапрофитных бактерий и/или их фрагментов с поверхности слизистых во внутреннюю среду организма не только возможен, но и происходит значительно чаще, чем предполагалось ранее. Накоплены многочисленные факты о проницаемости слизистых для микроорганизмов и крупных молекул, о постоянной миграции бактерий в кровь в составе макрофагов, о непосредственном попадании бактерий во внутреннюю среду организма при транслокации под действием большого числа факторов (стресс, шок, нарушения гемодинамики, эндотоксемия и др.), наконец, о частом развитии кратковременной транзиторной бактериемии, например, после экстракции зуба или даже при простой чистке зубов.
Фагоцитоз и естественный лизис микробных клеток является источником микробных фрагментов - продуктов распада микробного клеточного материала - липидов, аминокислот, пептидов, углеводов, а также мелких молекул - мономеров разрушаемых белков, углеводов и липидов. Теоретически легко предсказать наличие бактериальных молекул в крови людей не столько в качестве цитокин-индуцирующих факторов вирулентности, сколько в качестве молекул, уравновешивающих про- и противовоспалительную активность клеток, то есть обеспечивающих гомеостаз.
Нами выдвинуто предположение о постоянном присутствии SMOM в крови здоровых и больных людей, основанное на логических представлениях о целесообразности и необходимости формирования в онтогенезе системы сигнальных молекул для обмена информацией между микроорганизмами и клетками хозяина. Другими словами, предложен целенаправленный поиск древнейшей азбуки для понимания языка общения между микро- и макромиром.
Цель работы - исследование разнообразия простых по химическому строению небелковых молекул микробного происхождения (small molecules originating from microbes - SMOM) смолекулярным весом до 500 в крови человека в сопоставлении с состоянием его здоровья.
Материалы и методы.
Обследованы две группы:
1 группа - здоровые люди. Забор крови производен у 18 доноров, добровольно сдававших кровь на донорском пункте. Состояние здоровья доноров устанавливалось клиническим осмотром и лабораторными исследованиями по общепринятой схеме.
2 группа - больные (пациенты с перитонитом, n<=20, пациенты с эндокардитом, n<=12, пациенты с локальными гнойно-воспалительными заболеваниями или послеоперационными инфекционными осложнениями, n<=27). Забор крови из вены у больных осуществляли на фоне клинико-лабораторных проявлений инфекционного процесса во время плановых внутривенных пункций с диагностической или лечебной целью.
Кровь из вены забирали путем венепункции в количестве 1 мл в гепаринизированную пробирку и немедленно замораживали при температуре минус 5 градусов по Цельсию.
Методы исследования.
Для детектирования в крови химических компонентов бактериального происхождения - жирных кислот, спиртов и фенилкарбоновых соединений, применен метод хроматомасс-спектрометрии. Пробу цельной крови в количестве 50-100 <мкл высушивали и подвергали кислому метанолизу (КМ) в 0.4мл 1М HCl в метаноле в течение одного часа при 80° С. На этой стадии происходит освобождение жирных кислот из состава сложных эфиров с глицерином и холестерином. В результате получали жирные кислоты в виде метиловых эфиров. Фракцию метиловых эфиров жирных кислот вместе с другими липидными компонентами двукратно экстрагировали из реакционной смеси 200 мкл гексана, высушивали и обрабатывали 20 мкл N,О-бис(триметил-силил)-трифторацетамида (БСТФА) в течение 15 мин при 80° С для получения триметилсилильных эфиров окси-кислот, спиртов и стеринов. Реакционную смесь эфиров в количестве 1-2 мкл вводили в инжектор ГХ-МС системы QP-2000 фирмы Шимадзу (Япония). Для управления и обработки данных использовали штатные программы приборов. Хроматографическое разделение пробы осуществляли на капиллярной колонке с метилсиликоновой привитой фазой Ультра-1 Хьюлетт-Паккард длиной 25 м и внутренним диаметром 0.2 мм. Режим анализа 120° С - 2 мин, далее програмирование температуры 5 град/мин до 300-320 град. Масс-спектрометр - квадрупольный, с ионизацией электронами (70эв) работал в режиме полного сканирования при определении состава основных липидных компонентов пробы (низкая чувствительность). Такой же режим использовали для анализа карбоновых, фенилкарбоновых кислот и спиртов. Для выборочного детектирования целевых маркеров микроорганизмов в режиме высокой чувствительности и на превалирующем фоне биологической жидкости использовали метод селективных ионов ( масс-фрагментографии, МФ) при периодическом сканировании до восьми ионов в пяти интервалах времени. Интервалы и ионы выбирали таким образом, чтобы селективно определять маркеры целевых микроорганизмов. В том числе использовали сильный ион m/z = 87 для детектирования малых количеств жирных кислот С10-С20, выбрав интервалы групп так, чтобы обойти интенсивные пики кислот С16 и С18, доминирующие в жирнокислотном профиле клеток макроорганизма. Для определения b -оксикислот в программу вводили общий для гомологического ряда ион 175 и специфические для каждой кислоты ионы типа М-15, а для a -оксикислот М-59. Соответствующие специфические ионы использовали для жирных спиртов и стеринов. Дополнительными параметрами для идентификации веществ использовали относительные времена хроматографического удерживания и соотношения площадей пиков селективных ионов.
Карбоновые, фенилкарбоновые кислоты и спирты экстрагировали из 1 мл подкисленной до рН=2 цельной крови эфиром. Эфир высушивали при температуре до 40оС, а сухой остаток обрабатывали в 20 мкл (БСТФА) в течение 15 мин при 80° С для получения триметилсилильных эфиров кислот и спиртов. Для анализа 2 мкл реакционной смеси вводили в инжектор ГХ-МС системы. Анализ проводили в режиме полного сканирования. Хроматографическая колонка та же, что при анализе жирных кислот, режим: 7 мин при 80оС, далее программирование температуры до 250оС. Вещества на хроматограмме определяли по масс-спектрам, используя стандартную программу идентификации прибора, основанную на базе данных NBS.
Площади пиков маркеров на масс-фрагментограммах интегрировали автоматически или вручную и заносили данные в протокол. Затем эти данные вводили в программу расчета, подготовленную в электронных таблицах EXCEL. Для количественного расчета использовали данные калибровки по чистым компонентам. Их связывали с концентрацией гептадекановой (маргариновой) кислоты, содержание которой постоянно в крови людей. Это позволяло впоследствии длительное время обходиться без повторных калибровок.
Результаты.
В группе 1 во всех образцах крови здоровых людей обнаружены низкомолекулярные химические компоненты, чужеродные для организма человека, а именно: оксикислоты, разветвленные, ненасыщенные и циклопропановые жирные кислоты (ЖК) (табл.2).
Таблица 2.
Некоторые молекулы микробного происхождения - структурные компоненты бактериальных клеток, обнаруженные в крови здоровых людей (n=18).
Название |
Краткое* обозначение |
Частота встречаемости
|
Диапазон концентраций нг/мл |
|
Оксикислоты: |
абс.
|
% |
||
гидроксидекановая |
h10** |
10 |
55 |
0-50 |
гидроксилауриновая |
h12 |
11 |
61 |
0-40 |
2-гидроксилауриновая |
2h12 |
11 |
61 |
0-30 |
гидроксимиристиновая |
h14 |
18 |
100 |
0-45 |
2-гидроксимиристиновая |
2h14 |
13 |
72 |
0-100 |
гидроксиизопентадекановая |
hi15 |
3 |
17 |
0-10 |
гидроксипальмитиновая |
h16 |
18 |
100 |
10-590 |
гидроксиизогептадекановая |
hi17 |
13 |
72 |
0-70 |
гидроксистеариновая |
h18 |
16 |
88 |
7-150 |
10-гидроксистеариновая |
10h18 |
18 |
100 |
1-77 |
гидроксиизоэйкозановая |
hi20 |
2 |
11 |
0-10 |
Разветвленные ЖК:
|
||||
антеизотридекановая |
a13 |
11 |
61 |
0-20 |
изомиристиновая |
i14 |
17 |
94 |
0-110 |
изопентадекановая |
i15 |
18 |
100 |
60-380 |
антеизопентадекановая |
a15 |
18 |
100 |
50-470 |
изо-пальмитиновая |
i16 |
18 |
100 |
90-720 |
изогептадекановая |
i17 |
18 |
100 |
150-2000 |
антеизогептадекановая |
a17 |
18 |
100 |
630-3600 |
антеизононадекановая |
a19 |
16 |
88 |
0-15 |
туберкулостеариновая |
10Me18 |
18 |
100 |
3-25 |
Ненасыщенные ЖК:
|
||||
9,10-тетрадеценовая |
14:1 |
8 |
44 |
0-120 |
изопентадеценовая |
i17:1 |
6 |
33 |
0-10 |
гептадекановая |
17:1 |
18 |
100 |
60-310 |
цис-вакценовая |
18:1D 11 |
14 |
78 |
0-620 |
Циклопропановые:
|
||||
циклогептадекановая |
17cyc |
9 |
50 |
0-40 |
циклононадекановая |
19cyc |
18 |
100 |
2-60 |
Спирты:
|
||||
копростанол |
14 |
78 |
0-150 |
|
холестендиол |
3 |
17 |
0-30 |
|
метаболит 428 |
4 |
23 |
0-100 |
* - Обозначения веществ: 17:1 - 17- число атомов углерода, цифра после двоеточия - число двойных связей; h - оксикислота; а,i - в начале означает разветвление; cyc - циклопропановая кислота. Например, 2hi15 - 2-окси-изопентадекановая кислота.
**- имеется в виду 3-оксикислоты, если не указано положение гидроксила
Обращает на себя внимание относительное постоянство качественного состава и количественного содержания ряда мелких молекул бактериального происхождения, например h18, i14 и a19 были обнаружены в 88-94% образцов крови здоровых людей, а такие молекулы как h14, h16, 10h18, i15, a15, i16, i17, a17, 10Me18, 17:1, 19cyc - присутствовали в крови доноров в 100% случаев.
В группе 2 в крови больных пациентов, находящихся в состоянии манифестации инфекции, выявлены явные отклонения в качественном и количественном содержании низкомолекулярных веществ бактериального происхождения по сравнению со здоровыми людьми (табл.3).
Таблица 3.
Некоторые молекулы микробного происхождения - структурные компоненты бактериальных клеток, обнаруженные в крови больных людей (n=59)
Название
|
Краткое* обозначение
|
Частота встречаемости
|
Диапазон концентраций
нг/мл |
|
Оксикислоты:
|
абс.
|
% |
||
гидроксидекановая |
h10** |
15 |
25 |
0-96 |
гидроксилауриновая |
h12 |
37 |
63 |
0-120 |
2-гидроксилауриновая |
2h12 |
17 |
29 |
0-90 |
гидроксимиристиновая |
h14 |
48 |
81 |
0-114 |
2-гидроксимиристиновая |
2h14 |
11 |
19 |
0-90 |
гидроксиизопентадекановая |
hi15 |
30 |
51 |
0-120 |
гидроксипальмитиновая |
h16 |
59 |
100 |
6-300 |
гидроксиизогептадекановая |
hi17 |
28 |
47 |
0-90 |
гидроксистеариновая |
h18 |
59 |
100 |
6-1200 |
10-гидроксистеариновая |
10h18 |
59 |
100 |
6-1380 |
гидроксиизоэйкозановая |
hi20 |
8 |
13 |
0-120 |
Разветвленные ЖК:
|
||||
антеизотридекановая |
a13 |
54 |
91 |
0-126 |
изомиристиновая |
i14 |
59 |
100 |
50-540 |
изопентадекановая |
i15 |
59 |
100 |
60-1380 |
антеизопентадекановая |
a15 |
59 |
100 |
120-1620 |
изо-пальмитиновая |
i16 |
59 |
100 |
12-3000 |
изогептадекановая |
i17 |
59 |
100 |
40-5200 |
антеизогептадекановая |
a17 |
59 |
100 |
102-6900 |
антеизононадекановая |
a19 |
59 |
100 |
6-2040 |
P>туберкулостеариновая |
10Me18 |
54 |
91 |
0-108 |
Ненасыщенные ЖК:
|
||||
9,10-тетрадеценовая |
14:1 |
51 |
86 |
0-2160 |
изопентадеценовая |
i17:1 |
33 |
56 |
0-60 |
гептадекановая |
17:1 |
59 |
100 |
60-2460 |
цис-вакценовая |
18:1D 11 |
34 |
58 |
0-1440 |
Циклопропановые:
|
||||
циклогептадекановая |
17cyc |
29 |
49 |
0-60 |
циклононадекановая |
19cyc |
57 |
97 |
6-120 |
Спирты:
|
||||
копростанол |
26 |
44 |
0-540 |
|
холестендиол |
20 |
33 |
0-6160 |
|
метаболит 428 |
10 |
16 |
0-360 |
* - Обозначения веществ: 17:1 - 17- число атомов углерода, цифра после двоеточия - число двойных связей; h - оксикислота; а,i - в начале означает разветвление; cyc - циклопропановая кислота. Например, 2hi15 - 2-окси-изопентадекановая кислота.
Целенаправленный поиск летучих фенилпроизводных соединений микробного происхождения в крови здоровых людей также увенчался успехом (табл.4).
Таблица 4.
Фенилкарбоновые соединения микробного происхождения, обнаруженные в крови людей
Частота встречаемости
|
||||
Название
|
Здоровые (n=18)
|
Больные (n=10)
|
||
абс.
|
% |
абс.
|
% |
|
фенилметанол |
18 |
100 |
2 |
20 |
бензойная к-та |
16 |
88 |
5 |
50 |
бензальдегид |
9 |
50 |
0 |
0 |
феноксиэтанол |
14 |
78 |
0 |
0 |
фенилуксусная |
0 |
0 |
6 |
60 |
фенилпропионовая |
0 |
0 |
4 |
40 |
оксифенилуксусная |
0 |
0 |
3 |
30 |
оксифенилпропионовая |
0 |
0 |
3 |
30 |
фенилпентадекан |
0 |
0 |
3 |
30 |
Из перечисленных в табл.4 веществ по крайней мере четыре - фенилуксусная, фенилпропионовая и их окси-производные известны как метаболиты анаэробных бактерий. [5]. Как видно из таблицы, в крови здоровых людей из числа фенольных соединений присутствуют бензойная кислота, два фенольных спирта - фенилметанол и феноксиэтанол, а также бензальдегид. Эти вещества обнаруживаются и у больных людей, но значительно реже. В то же время наличие фенилуксусной, фенилпропионовой кислот, их окси-производных и фенилпентадекана характерно только для больных людей.
Содержание фенилкарбоновых соединений в крови здоровых людей, повидимому, индивидуально в количественном отношении, так как колеблется в широких пределах от уровня детектирования (10нг/мл) до 10 мкг/мл. Пока нет оснований утверждать, что все нюансы количественного анализа фенольных соединений отработаны так же хорошо, как для детекции жирных кислот, поэтому мы не обсуждаем причины этих колебаний в настоящей работе.
Обсуждение результатов.
Обобщая сведения, опубликованные в литературе, преимущественно данные о хемодифференциации бактерий [6], а также основываясь на результатах собственных исследований по изучению химического состава клеточной стенки микроорганизмов [2, 3] приводим сводную таблицу (табл.5) наиболее вероятной принадлежности некоторых низкомолекулярных соединений (SMOM), детектируемых в крови людей, к тем или иным группам микроорганизмов.
Таблица 5.
Список химических веществ банка данных с отнесением к микроорганизмам, у которых они наиболее часто встречаются.
№
|
Краткое* обозначение
|
Химическое название
|
Характерный микроорганизм
|
1 |
С10 |
декановая |
Streptococcus |
2 |
a13 |
антеизотридекановая |
Bacillus cereus |
3 |
i14 |
изомиристиновая |
Peptostreptococcus anaerobius, Streptomyces, Bacillus |
4 |
14:1D 9 |
9,10-тетрадеценовая |
Streptococcus pneumonia, Clostridium |
5 |
i15 |
изопентадекановая |
Propionibacterium, Bacteroides, Staphilococcus |
6 |
а15 |
антеизопентадекановая |
Staphylococcus, Bacillus, коринефрмные |
7 |
i16:0 |
изо-пальмитиновая |
Streptomyces, Bacteroides, Micromonospora, Brevibacterium, Corinebacterium гр.betae, Curtobacterium, Сellulomonas |
8 |
i17:1 |
изопентадеценовая |
Flavobacterium |
9 |
i17:0 |
изогептадекановая |
Bacillus, Prevotella, Propionibacterium и другие |
10 |
a17:0 |
антеизогептадекановая |
Corinebacterium, Micromonospora |
11 |
17:1 |
гептадекановая |
Candida albicans |
11 |
17cyc |
циклогептадекановая |
Enterobacteriaceae |
12 |
17:0 |
гептадекановая |
клетки макроорганизма, инвариант |
13 |
18:1D 11 |
цис-вакценовая |
Serratia, Enterobacteriaceae, Pseudomonas, |
14 |
i18 |
изооктадекановая |
Bacillus subtilis, Peptostreptococcus, Bifidobacterium, |
15 |
19cyc |
циклононадекановая |
Enterococcus |
16 |
a19 |
антеизононадекановая |
Staphylococcus |
17 |
10Me18 |
10-метил-октадекановая (туберкулостеариновая) |
Mycobacterium, Corinebacterium гр. xerosis, С.urealyticum |
оксикислоты: |
|||
18 |
h10 |
гидроксидекановая |
Pseudomonas |
19 |
h12:1 |
гидроксидодекановая |
Pseudomonas aeruginosa |
20 |
h12 |
гидроксилауриновая |
Pseudomonas, Neisseria, Vibrio |
21 |
h13 |
гидрокситридекановая |
E.coli, Bacteroides hypermegas, Selenomonas |
22 |
h14 |
гидроксимиристиновая |
Enterobacteriaceae, Fusobacterium, Neisseria, Haemophylus, Wolinella, Vibrio, Campylobacter |
23 |
hi15 |
гидроксиизопентадекановая |
Prevotela, Flavobacterium, Capnocytophaga |
24 |
h16 |
гидроксипальмитиновая |
Brucella, Ps.pseudomaley, Wolinella. Cytophaga, Flexibacter, Campilobacter fetus, C.sputorum, C.faecalis, Fusobacterium, Bordetella |
25 |
hi17 |
гидроксиизогептадекановая |
Bacteroides |
26 |
h18 |
гидроксистеариновая |
Helicobacter pylori, Francisella, Brucella |
27 |
10h18 |
10-гидроксистеариновая |
Clostridium perfringens |
28 |
hi20 |
гидроксиизоэйкозановая |
Chlamidia trachomatis |
29 |
h22 |
3-гидроксидокозановая |
Chlamidia trachomatis |
30 |
2h12 |
2-гидроксилауриновая |
Pseudomonas aeruginosa, Acinetobacter |
31 |
2h14 |
2-гидроксимиристиновая |
Klebsiella |
32 |
2hi15 |
2-гидроксиизопентадекановая |
Flavobacterium, Flexibacter |
33 |
Копростанол |
холестанол |
Eubacterium |
34 |
Эргостерол |
Candida, Aspergillus |
* - Обозначения веществ как в таблице 1
Фактологический материал, представленный в таблицах 2 и 4, позволяет объяснить наличие SMOM у здоровых людей естественным механизмом фагоцитарного переваривания до конечных продуктов тех микроорганизмов (преимущественно - анаэробных), которые в норме заселяют слизистые оболочки пищеварительного тракта и дыхательных путей. Давно известно, что индигенные микроорганизмы-симбионты играют важную роль в поддержании здоровья человека, что связывают с механизмом колонизационной резистентности, витаминсинтезирующей функцией и др.
Кроме фагоцитоза, клетки микроорганизмов разрушаются под действием других механизмов, в том числе собственного автолиза отживших клеток и лизиса ферментами белкового комплемента крови и других компонентов иммунной защиты. В любом случае разрушение происходит, в конечном счете, до мономерных составляющих биополимеров. Исходя из основ физиологии обмена биологических жидкостей человека [4], обмен 70% жидкости плазиы вместе с малыми молекулами и интерстиционным пространством происходит за 1 мин. Поэтому малые фрагменты микробных биополимеров, образующиеся в этом пространстве, поступают в кровь практически сразу. Если при этом учесть, что большая часть фагоцитирующих клеток крови (фагоциты) находится за пределами сосудистого русла, в межклеточном пространстве и свободно проходит стенки сосудов, то можно полагать, что независимо от очага воспаления микробные маркеры постоянно и быстро поступают в кровь вместе с фагоцитами и белками переносчиками. То есть наличие микробных маркеров в крови отражает состав микробных сообществ тела человека, независимо от места обитания микроорганизмов или очага воспаления. Интересно, что в норме маркеры превалирующих в кишечнике бактероидов, эубактерий и бифидобактерий либо отсутствуют, либо выявляются в крови лишь в небольших количествах, что косвенно свидетельствует в пользу существующей точки зрения об относительной иммунологической толерантности к индигенным анаэробам, и, следовательно, низкой вероятности фагоцитоза этих микроорганизмов.
Отсюда следует, что бактерии, маркеры которых определяются в крови, не обязательно в ней присутствуют в виде бактериемии, малые молекулы могут поступать в кровь из мест естественного размножения, то есть из биоценозов, и/или гнойно-воспалительных очагов любой локализации.
Кажущаяся высокая концентрация малых молекул в крови создается, по-видимому, вследствии их накопления в моноцитах /макрофагах, нейтрофилах/. В частности, известно, что нейтрофилы являются естественными аккуммуляторами маркеров микроорганизмов, так как каждый из них может одновременно переваривать сотни бактерий в течение короткого времени жизни, которое составляет от 6-8 часов нахождения в крови или до двух суток в интерстиционном пространстве и на слизистых.
По данным таблицы 5, доминирующие в крови здоровых людей SMOM являются преимущественно маркерами таких микроорганизмов, как Bacteroides, Bacillus, Diphteroides, Candida, Enterococcus, Clostridium, то есть основных представителей эндогенной микрофлоры человека, хотя эти же SMOM могут встречаться и у других микроорганизмов. Напротив, у больных пациентов с клинической картиной манифестации инфекционного процесса, в крови преобладали химические маркеры, которые с наибольшей вероятностью могут быть отнесены к таким условно-патогенным микроорганизмам, как Peptostreptococcus anaerobius, Clostridium perfringens, Staphylococccus, Candida, Pseudomonas, Eubacterium, Klebsiella и другие. Маркеры строгих патогенов (например, туберкулостеариновая кислота для микобактерий туберкулеза, гидроксидодекановая для Neisseria gonorrhoae, 2,3-дигидроксиизомиристиновая для Legionella, маркеры Brucella, Francisella, Treponema) не были выявлены ни в крови здоровых людей, ни в крови больных с неспецифическими гнойно-септическими заболеваниями.
При количественном анализе SMOM в крови больных людей выявлены значительные отклонения по сравнению с донорами (норма). Причем отклонение от нормы для отдельных молекул происходит как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения. Последнее особенно заметно для разветвленных и ненасыщенных кислот, компонентов клеток бацилл, лактобацилл, коринеформных и пропионовых бактерий, стрептококков и дрожжей. Суммарный результат измерений приведен на точечной диаграмме (рис.1). Ряд точек напротив обозначения порядкового номера вещества (ось абсцисс) отражает случаи его обнаружения в определенных концентрациях, выраженных в процентах по отношению к концентрации в норме (ось ординат), в различных образцах крови. При таком представлении все случаи выявления маркера выше нормы следует воспринимать как состояние, потенциально способное привести к патологическим проявлениям (воспалительному процессу или др.).
Рис 1. Распределение концентрации маркеров микроорганизмов в крови 59 пациентов. По оси ординат отложена величина пика масс-фрагментограммы в логарифмической шкале. При этом концентрация каждого маркера в норме принята за 100. Аббревиатура маркеров соответствует табл.5.
Номерация маркеров
|
Снижение концентраций некоторых SMOM, которое регистрируется у больных с различными воспалительными заболеваниями, причем наиболее ярко выраженное при тяжелых септических состояниях, на фоне лечения антибиотиками широкого спектра действия, может являться отражением микроэкологических нарушений в организме больного человека. Однако есть и другой вариант интерпретации этого явления. В свете полученных выше данных, есть все основания предположить, что микробно-иммунологический гомеостаз организма здорового человека в значительной степени обеспечивается сбалансированным содержанием различных SMOM, часть из которых ответственна за активацию макрофагов, а другая часть, напротив, играет ингибирующую роль. Логично предположить, что функцию ослабления активности макрофагов к внешним раздражителям могут выполнять те SMOM, которые встречаются во всех образцах крови здоровых людей в наиболее высокой концентрации. По результатам проведенных исследований, к ним следует отнести прежде всего некоторые разветвленные ЖК и фенилкарбоновые соединения.
Предположение о наличии ингибиторов воспаления микробного происхождения выглядит естественно, так как такой механизм действительно необходим для поддержания иммунологического гомеостаза в условиях постоянного поступления бактерий во внутреннюю среду организма, в частности, путем транслокации со слизистых. Клинически значимое воспаление развивается, по-видимому, лишь в условиях выраженного преобладания “провоспалительных” SMOM над “противовоспалительными”.
Данные, полученные в настоящем исследовании, позволяют нам выдвинуть концепцию о существовании гомеостаза малых молекул микробного происхождения (SMOM) в организме человека как важной системы регуляции взаимоотношений между организмом хозяина и его микрофлорой.
Основные постулаты концепции о гомеостазе SMOM могут быть сформулированы следующим образом:
Список литературы.
|