Алергени мікрофлори бронхів хворих на бронхіальну астму

Відео: Як позбутися від астми. Маргарита Левченко

Бактеріальні алергени умовно можна поділити на дві групи: алергени збудників інфекційних захворювань і алергени умовно-патогенних бактерій.

Алергени патогенних мікробів вивчені більше в прикладному плані, бо розробка діагностичних і лікувальних форм була продиктована необхідністю антиалергійною терапії при інфекційних захворюваннях.

Алергени мікобактерій і, зокрема, М. tuberculosis були вивчені одними з перших бактеріальних алергенів.

туберкулін

Перший бактеріальний алерген - туберкулін - отримано R.Koch шляхом екстрагування алергенів з мікобактерій туберкульозу і був названий «альтуберкулін Коха». Сенсибілізація до збудника туберкульозу стала класичною моделлю для вивчення закономірностей розвитку гіперчутливості уповільненого типу. Молекулярна маса (М) білкової складової в туберкуліну, отриманих різними способами, коливається від 17 до 32 kD.

У складі туберкулін є домішки ліпідів, які впливають на терміни формування місцевої реакції, мають ад`ювантна властивостями, покращують контурування папули, сприяють стабілізації активності препарату. До мікобактеріальній алергенів відноситься також лепромін (М.leprae), в якому вміст білка досягає 75%, полісахаридів (гексоз) - 13%, нуклеїнових кислот - 12 - 13%. Більше 80 років минуло з моменту виготовлення перших препаратів лепромін, однак і в даний час він є актуальним при діагностиці лепри.

Незважаючи на те, що бактеріальні алергени застосовують в медицині більше 100 років, проблема їх структури залишається недостатньо вивченою. Згідно з існуючим визначенням поняття «алерген», алергенної активністю можуть володіти найрізноманітніші речовини, починаючи від простих і закінчуючи складними білковими та білково-полісахаридними або білково-ліпідними комплексами. До категорії останніх належать бактеріальні алергени. Природа алергену, як відомо, визначає тип і інтенсивність алергічної відповіді.

Грунтуючись на досвіді багатьох дослідників, що займалися аналізом хімічного складу і структури алергенів, можна вважати, що більшість природних алергенів - це в основному глікопротеїни з М від 10 - 90 kD. В даний час розшифрована хімічна структура більше 80 неінфекційних алергенів. В основному це відноситься до тих алергенів, результатом дії яких є індукція IgЕ-відповіді. З цих позицій пилкові і епідермальні алергени є оптимальні моделі для вивчення структури алерген-активних епітопів.

Показано, що фракції з М менше 10 кD не можуть самі по собі утворити ефективний місток між фіксованими на клітці молекулами IgЕ-антитіл і не запускають алергічну реакцію. Алергени (антигени) з М більше 70 - 90 кD не здатні проникати через бар`єрні тканини (слизові оболонки) і не досягають IgЕ-антитіл, фіксованих на рецепторах стовбурових клітин. Наприклад, відомо, що в екстрактах пилку рослин, що містять до 50 протеїнових компонентів, алергенної активністю володіють від 1 до 3 фракцій (головні алергени).

Ці фракції представлені низькомолекулярними пептидами (10-80 кD), що включають 2-4 епітопи, кожен з яких має ділянки від М до 15 амінокислотних залишків, що визначають специфічні якості алергену. Епітопи активують Т-клітини, в зв`язку з цим терапія алергічного захворювання повинна бути спрямована на функціональну активність аллергенспецифических Т-клітин без залучення фіксованих на клітинах-мішенях специфічних IgЕ. Алергенний (антигенний) стимул є першим обов`язковим сигналом, який запускає активацію лімфоїдних клітин.

Грунтуючись на відомих даних і функціональної активності алергенів, слід вказати, що не менше трьох показників визначають алергічний відповідь на алерген: його хімічна природа, кількісні параметри, спосіб проникнення в організм. З цих позицій алергічна реакція організму на бактеріальну клітину, в порівнянні з реакцією, наприклад, на пилок, має свої особливості, які, перш за все, обумовлені тим, що мікроб, потрапивши в організм людини, тривалий період часу паразитує в ньому, здійснює всі життєво важливі цикли за рахунок макроорганізму, діє при цьому на організм господаря своїми метаболітами, продуктами розпаду мікробних клітин.

Алергенні властивості мікроба залежать від природи його метаболітів, шляхів їх трансформації всередині організму людини, від специфіки взаємозв`язків живої мікробної клітини і організму хазяїна. Існуючі критерії біологічної активності алергенів враховують і можливість їх власної біохімічної активності в організмі (як, наприклад, ферментів), яка може істотно впливати на характер алергічного відповіді.

Відомо, що мікроби містять ті ж хімічні речовини, які знаходяться в клітинах живих організмів рослинного і тваринного походження. За якісним складом мікроби мало відрізняються від інших живих організмів. Вони складаються з двох компонентів: води і сухого залишку, що представляє суміш органічних і мінеральних сполук. Вода становить 80 - 85%, що наближає бактерії до рослинних організмів.

білки

Найбільше за обсягом і найважливіше за значенням місце належить білкам. У патогенних бактерій 50% від усього сухої речовини займають білки. Прості білки-протеїни мікробів за амінокислотним складом близькі до протеїнів вищих організмів: в білках патогенних бактерій містяться лізин, аргінін, гістидин, пролін, триптофан, тирозин, валін, фенілаланін і лейцин. Складні білки-протеїди грають виключно важливу роль в життєдіяльності мікробів. При певних умовах токсини надають не тільки токсичну дію на макроорганізм, але можуть брати участь у формуванні гіперчутливості.

Існуючі діагностичні форми алергенів із збудників особливо небезпечних інфекцій (бруцелл, мікобактерій туберкульозу, пастерелл і ін.) Є комплексними препаратами, відмінними специфічними особливостями. Полісахариди складають від 12 до 28% сухої маси клітини мікроба. У бактерій відкладення в поверхневих шарах клітини полісахаридів завершується утворенням капсули.

Полісахариди знайдені у всіх мікробів і відрізняються тонкою специфічністю. Кожному виду мікроба відповідає специфічний полісахарид, відмінний від полісахаридів мікробів іншого виду. Бруцелл, наприклад, відрізняє наявність активного ендотоксину-лінополісахаріда, який в комплексі з білками мікроба використовувався в експериментах в якості алергену (Н.Д.Беклемішев, 1963-80). Бруцеллін на 75% представлений білками, 13,3% - гексоз, пов`язаними з білком бруцелл, і 11,5% - нуклеїновими кислотами збудника. Шкірно-алергічні реакції на введення бруцеліну сенсибілізованим особам мають специфічний характер: можливі значні набряки в зоні введення алергену.

Розглядаючи хімічний склад алергенів збудників особливо небезпечних інфекцій, слід зазначити, що більшість діагностичних алергенів (антраксином, Пістинь і ін.) Являють собою комплекс поліпептидів з полісахаридами і нуклеїновими кислотами. Значну проблему при оцінці гиперреактивности хворих на алергени конкретного збудника являють перехресно-реагуючі антигени у патогенних і умовно-патогенних мікробів, що належать таксономически до одного і того ж сімейства бактерій. Наприклад, наявність загальних антигенів відзначено у Klebsiella pneumoniae і E.coli, але клебсієлла - патогенний мікроб, а кишкова паличка - представник непатогенних мікроорганізмів. У зв`язку з цим виникають певні труднощі при виробництві діагностичних і лікувальних форм алергенів і при контролі їх специфічної активності.

У складі групи умовно-патогенних мікробів, що живуть на слизових оболонках дихального тракту людини, слід відкидати різні види сімейства Neisseriaceae, які до теперішнього часу відносили до категорії непатогенних видів: N.perflava, N.flava, N.sicca і ін. Відомо, що нейссерія -діплококк, поверхня якого вкрита фестончастої тришарової зовнішньої стінкою, яка виконує роль каркаса. Зовнішній шар складається з ліпопротеїдів, а внутрішній - з полісахаридів. Стінки містять набір амінокислот. Безпосередньо під зовнішньою стінкою розташована тришарова цитоплазматична мембрана, щільно прилегла внутрішнім листком до цитоплазми. Перенесення речовин в клітку бактерій пов`язаний з цитоплазматичної мембраною.

Клітка має нуклеоїд, Мезосома (перегородки) - місце локалізації ферментних систем. Дослідження, проведені В.Н.Федосеевой, Т.І.Неміровской (50) з порівняльного вивчення морфологічних, біологічних і алергенних характеристик штамів непатогенних видів нейссерий (N.perflava, N.flava, N.sicca, Branchamella catarhalis) показали, що штами , виділені з бронхів хворих на бронхіальну астму і володіють високою сенсибилизирующей активністю, відрізняються наступними властивостями: мають аномальну (витягнуту в довжину) форму клітин, утворюють «пили», за допомогою яких щільно «прилипають» до епітеліальних тканин, Я (шорстку) форму колоній, мають антигенні детермінанти спільні з тканинами легенів людини.

Одним з можливих пояснень виявленої алергенність піліобразующіх штамів нейссерий, мабуть, є наявність низькомолекулярних білків в складі їх поверхневих пілей. Нитки пілей складаються з особливих білків, званих пилина. Білкові мономери зібрані в спіральні ланцюга, закручені навколо порожнистої серцевини. При руйнуванні пілей можна отримати білкові субодиниці (мономери), які мають невелику М (від 17 до 40 кD). У зв`язку з цим можна припустити, що саме ці пептиди багато в чому визначають алергенних активність піліобразующіх штамів.

дослідження

Групою вітчизняних і зарубіжних авторів були виконані в 1979 - 1980 ГТ. спеціальні дослідження алергенної активності різних структур нейссеріальной клітини, які підтвердили факт високої алергенної активності поверхневих структур цієї клітини з R-форми колоній. При порівняльному аналізі результатів шкірних тестів у хворих з респіраторно-алергічними захворюваннями, зумовленими нейссеріальной алергією, з препаратами різних структур нейссеріальной клітини була відзначена висока реактивність шкіри хворих щодо ліпопротеїдів «фестончастої зовнішньої стінки» (38,6% позитивних шкірно-алергічних реакцій), клітинних стінок диплококами, рибосом.

Препарати цитоплазми не викликали шкірно-алергічної відповіді в сенсибилизированном організмі. Слід зазначити, що результати порівняльної алергенної активності зазначених клітинних структур двох інших мікробів - мешканців слизових оболонок бронхів хворих з інфекційною астмою: стафілокока і клебсієли, також підтвердили той факт, що екзогенні метаболіти, капсульне речовина, рибосомальні фракції мають високу алергенної активністю і грають важливу роль в формуванні бактеріальної алергії при алергічних захворюваннях респіраторного тракту.

Методи отримання бактеріальних алергенів

Методи отримання бактеріальних алергенів дуже різноманітні. При обробці вихідного мікробного сировини використовують ферменти, деякі детергенти для отримання лизатов бактеріальних тіл, здійснюють руйнування ультразвуком, способом механічної дезінтеграції, змінного заморожування і відтавання мікробних клітин та ін. Виділення активних фракцій здійснюють шляхом ультрацентріфутірованія, гельфильтрации і іншими методами.

Розробка діагностичних і лікувальних форм

Розробка діагностичних і лікувальних форм бактеріальних алергенів пройшла кілька етапів: від отримання корпускулярних суспензій, що складаються з суспензії мікробних клітин, їх лизатов, дезінтеграту, окремих структур (рибосом) до виділення і тонкої хімічної очистки різних фракцій мікробів і їх метаболітів. Наприклад, в даний час добре відомі препарати Рибомунілу, отримані на основі рибосомальних структур деяких мікробів - мешканців слизових оболонок дихального тракту хворих з респіраторними захворюваннями.

У алергенів відношенні активні нуклеопротеїдні фракції мікробів, які при внутрішньошкірне введення в сенсибілізований організм викликають формування реакції уповільненої (через 24 - 48 год) типу. Нуклеопротеїди складають головну масу бактеріального білка, багато їх в активно розмножуються клітинах, вони несуть специфічну інформацію про мікробної клітці. Нуклеопротеїди входять також до складу запасного живильного речовини, званого волютину. Досить тривалий період часу (перша половина XX століття) алергени Нуклеопротеїдні природи становили основну масу комерційних препаратів для діагностики та терапії бактеріальної алергії: туберкулін, термостабільні фракції по К. Ando - А. Вержиковська і ін. Ці препарати міцно увійшли в алергологічну практику.

Діагностика бактеріальної алергії

Діагностика бактеріальної алергії грунтувалася на обліку реакції тільки уповільненої типу, яка найбільш імовірна при використанні в якості діагностичних препаратів алергенів Нуклеопротеїдні природи. Цією обставиною був обумовлений той факт, що бактеріальна алергія тривалий період часу асоціювалася в основному з IV типом алергічних реакцій (по Gell і Coombs) - з гіперчутливістю сповільненого типу. Прикладом діагностичних алергенів Нуклеопротеїдні природи можуть служити препарати, виготовлені за K.Ando, який запропонував використовувати в якості стрептококкового алергену фракції скарлатинозного токсину Діка.

Пізніше були введені в алергологічну практику препарати, отримані з мікробів-збудників вогнищевих інфекцій, так звані термостабільні фракції стафілокока, протея, зеленящего стрептокока по К.Аndо - А.Вержіковскому. Діагностика бактеріальної алергії грунтувалася на реєстрації у хворих позитивних шкірно-алергічних реакцій уповільненого типу. Однак згідно з ранніми роботами O.Swineford і J.Ноlman, які були пов`язані зі спробою виділити полісахаридних компонент мікробної клітини і оцінити його алергенність, існує можливість реєстрації шкірно-алергічної відповіді щодо негайного типу на введення полісахаридних фракцій в сенсибілізований організм.

Відомо, що полісахариди складають від 12 до 28% сухої маси клітини мікроба і відкладення їх в її поверхневих шарах завершується утворенням капсули. Полісахариди знайдені у всіх мікробів і відрізняються тонкою специфічністю. Бактеріальна клітина включає полісахариди, зміст яких не повинен антигенною поданням, асоційованого з головним комплексом гістосумісності. Тому вони не будуть викликати обмежену по головному комплексу гістосумісності стимуляцію Т-клітин і, відповідно, не можуть викликати клітинний тип імунної відповіді, т. Е. Очевидна утворення антитіл у відповідь на дію полісахаридів і ліпідів по Т-незалежного (тимус-незалежного) типу .

Це твердження справедливо в ситуації, при якій можна допустити, що має місце дія на організм «чистих» (без домішок білків) полісахаридів і ліпідів. Однак добре відомо, що велика частина ліпідів і полісахаридів існує в мікробної клітці в комплексі з білками, в зв`язку з чим експериментальне виділення чистих полісахаридних і ліпідних фракцій з мікробної маси утруднено. У разі активності глюкопротеидов і інших комплексів може формуватися IgЕ-опосередкований відповідь, гіперчутливість негайного типу.

Минуло понад 40 років з моменту виявлення реакції негайного типу на мікробні полісахариди (роботи O.Swineford), перш ніж увагу алергологів знову було звернено до теми вивчення негайного типу алергічних реакції при бактеріальної алергії: IgЕ-опосередкованого відповіді на бактеріальні алергени. Багато в чому це пояснюється тим, що для виявлення реакцій негайного типу у хворих з інфекційно-алергічні захворювання досліднику необхідно було мати у своєму розпорядженні діагностичними препаратами, здатними викликати алергічні реакції негайного типу.

Найбільш відповідали цій умові нативні бактеріальні алергени-вакцини, що отримали назву «НБА», до складу яких входили мікробні клітини і їх метаболіти. У 50 - 60-х роках з`явилася серія робіт, в яких в якості діагностичних і лікувальних алергенів використовували НБА.

Оригінальна методика виготовлення НБА шляхом вирощування мікроорганізмів на поживних середовищах, покритих целофановими дисками, дозволяла отримати суспензію мікробних клітин і продуктів їх метаболізму без домішки живильного середовища. В процесі специфічної аллергодиагностики з використанням зазначених алергенів у сенсибілізованих людей відзначалися алергічні реакції негайного, відстроченого і сповільненого типів.

Ці дослідження показали високу терапевтичну ефективність бактеріальних вакцин (НБА) при введенні їх в малих дозах в процесі аллергенспеціфіческой імунотерапії. Крім того, ці препарати були використані для вивчення механізмів всіх зазначених типів алергічних реакцій на бактеріальні алергени.

Розглядаючи різні підходи до вивчення алергенів мікробної клітини, можна відзначити, що в першій половині 20-го століття проблема значущості бактеріальної алергії як при особливо небезпечних, так і при вторинних вогнищевих інфекціях досить широко висвітлювалася в науковій літературі. Були зроблені спроби отримання діагностичних і лікувальних форм алергенів для терапії інфекційно-алергічних захворювань. Разом з тим вивчення патогенезу бактеріальної алергії ускладнювалося багатогранністю взаємозв`язків мікроба і організму хазяїна, різноманіттям хімічного складу бактеріальних клітин, трансформацією мікробних метаболітів в організмі хворого. Спеціально слід зазначити, що існує група мікроорганізмів, яких відносять до категорії умовно-патогенних (деякі види стрептококів, непатогенних нейссерий, стафілококи і ін.).

Ці мікроорганізми є мешканцями слизових оболонок дихального тракту, кишечника протягом усього життя людини, не викликаючи реакційгіперчутливості. При наявності генетичної схильності до алергії у людини, імунних, ендокринних і нервових порушень в організмі, перенесених вірусних інфекцій, нарешті, несприятливого впливу деяких екологічних факторів на організм, ситуація змінюється і продукти метаболізму непатогенних (кишкова паличка і ін.), Умовно-патогенних мікробів здатні грати роль активних алергенів.

Представлені дані свідчать на користь того, що при оцінці алергенність мікроба простежується певна умовність в поняттях «патогенний» і «непатогенних» мікроб. З нашої точки зору, поняття «патогенність» має включати більш широкий спектр властивостей, в тому числі і алергенних активність штаму. Досвід наших досліджень показує, що правомірно ставити питання про алергенної активності не тільки певного виду мікробів, а й окремих штамів цього виду, бо дисоціація по алергенів ознакою всередині виду досить висока.

Хутуева С.X., Федосєєва В.М.