Медицинская микробиология, иммунология и вирусология

Главный из перечисленных факторов патогенности холерного вибриона – экзотоксин холероген (CTX AB), который и обусловливает патогенез этой болезни. Молекула холерогена состоит из двух фрагментов – A и B. Фрагмент A состоит из двух пептидов – A₁ и A₂, он обладает специфическим свойством холерного токсина и наделяет его качествами суперантигена. Фрагмент B состоит из 5 одинаковых субъединиц. Он выполняет две функции: 1) распознает рецептор (моносиалоганглиозид) энтероцита и связывается с ним; 2) формирует внутримембранный гидрофобный канал для прохождения субъединицы A. Пептид A₂ служит для связывания фрагментов A и B. Собственно токсическую функцию выполняет пептид A₁ (АДФ-рибозилтрансфераза). Он взаимодействует с НАД, вызывает его гидролиз; образующаяся при этом АДФ-рибоза связывается с регуляторной субъединицей аденилатциклазы. Это ведет к угнетению гидролиза ГТФ. Возникающий комплекс ГТФ + аденилатциклаза вызывает гидролиз АТФ с образованием цАМФ. (Другой путь накопления цАМФ – подавление холерогеном фермента, гидролизующего цАМФ до 5-АМФ). Проявление функции гена ctxAB, кодирующего синтез экзотоксина, зависит от функции ряда других генов патогенности, в частности генов tcp (кодирующих синтез токсин-контролируемых пилей адгезии – ТКПА), регуляторных генов toxR, toxS и toxT, генов hap (растворимой гемагглютенин/протеазы) и neu (нейраминидазы). Поэтому генетический контроль патогенности V. cholerae имеет сложный характер.

Как выяснилось, в хромосоме V. cholerae имеются два острова патогенности. Один из них представляет собой геном нитевидного умеренного конвертирующего фага CTXϕ, а другой – геном тоже нитевидного умеренного конвертирующего фага VPIϕ. Каждый из этих островов патогенности содержит кассеты генов указанных профагов, которые и определяют патогенность возбудителя холеры. Профаг CTXϕ несет гены CTX, гены новых токсинов zot и ace, ген cep (синтез адгезина), ген ortU (синтез продукта с неизвестной функцией). В эту же кассету входят ген neu и область фага RS2, которая кодирует репликацию, а также интеграцию профага в хромосомы. Гены zot, ace и ortU необходимы для формирования фаговых вирионов при исключении профага из хромосомы возбудителя.

Профаг VPIϕ несет гены tcp (кодируют продукцию пилей (белок ТКПА)), гены toxT, toxR, act (дополнительный фактор колонизации, гены мобильности (интегразы и транспозазы)). Транскрипцию генов вирулентности регулируют три гена-регулятора: toxR, toxS и toxT. Эти гены координированно, на уровне транскрипции, изменяют активность более 20 генов вирулентности, включая гены ctxAB, tcp и др. Главным геном-регулятором служит ген toxR. Его повреждение или отсутствие приводят к авирулентности или к снижению продукции холерного токсина CTX и ТКПА более чем в 100 раз. Возможно, таким образом регулируется координированное выражение генов вирулентности в островах патогенности, образуемых умеренными конвертирующими фагами и у других видов бактерий. Установлено, что в хромосоме V. cholerae eltor присутствует еще один профаг К139, но его геном мало изучен.

Ген hap локализован на хромосоме. Таким образом, вирулентность (патогенность) и эпидемическую способность V. cholerae определяют 4 гена: ctxAB, tcp, toxR и hap.

Для обнаружения способности V. cholerae продуцировать холероген можно использовать различные методы.

1. Биологическая проба на кроликах. При внутримышечном введении холерных вибрионов кроликам-сосункам (возраст не более 2 нед.) у них развивается типичный холерный синдром: диарея, обезвоживание и гибель кролика.

2. Непосредственное обнаружение холерогена с помощью ПЦР, ИФМ или реакции пассивного иммунного гемолиза (холероген связывается с Gm₁ эритроцитов, и они при добавлении антитоксических антител и комплемента лизируются). Однако обнаружения только способности продуцировать токсин недостаточно для определения эпидемической опасности таких штаммов. Для этого необходимо выявить наличие гена hap, поэтому лучше и надежнее всего дифференцировать токсигенные и эпидемические штаммы холерных вибрионов серогрупп О1 и О139 с помощью ПЦР с применением специфических праймеров для обнаружения всех 4 генов патогенности: ctxAB, tcp, toxR и hap.

Способность V. cholerae, не относящихся к серогруппам О1 или О139, вызывать спорадические или групповые диарейные заболевания у людей может быть связана либо с наличием у них энтеротоксинов типа LT или ST, стимулирующих аденилатили гуанилатциклазные системы соответственно, либо с наличием только генов ctxAB, но отсутствием гена hap.

Во время седьмой пандемии выделялись штаммы V. cholerae с различной степенью вирулентности: холерогенные (вирулентные), слабо холерогенные (маловирулентные) и нехолерогенные (невирулентные). Нехолерогенные V. cholerae, как правило, проявляют гемолитическую активность, не лизируются холерным диагностическим фагом ХДФ(5) и не вызывают заболевания человека.