Роль клеток хозяина в адгезии бактерий

В составе поверхности клеток млекопитающих имеется широкий диапазон химических элементов, включая белки, гликолипиды, и углеводы, которые могут служить рецепторами для бактериальных адгезинов. Например, P пили связываются с - D-galactopyranosyl-(1-4)--D-galactopyranosid-(ным) компонентом ряда гликолипидов, найденных на клетках верхних отделов мочевого трактата. Другие фимбрии E. coli называемые типом I пили, которые имеют общие гомологичные компоненты с P пилями, связываются с маннозными остатками на поверхностях клетки. Helicobacter pylori связывается с Lewis (b) антигеном группы крови, который выражен на клетках желудочного эпителия. Neisseria связываются с клеточно-ассоциированными гепарин-сульфат протеогликанами и с адгезивной молекулой CD66 на эпителиальных и эндотелиальных клетках и нейтрофилах. Эти рецепторы [CD66] являются адгезивными молекулами, принадлежащими к суперсемейству иммуноглобулинов, и экспрессируются на эпителиальных, эндотелиальных и фагоцитирующих клетках. Таким образом, бактериальные адгезины способны к контакту с большим количеством разнообразных молекул поверхности клетки хозяина.

Клетка хозяина - часто функционирует не просто как инертная поверхность, а является активным участником прилипания. Действительно, некоторые бактериальные патогены полагаются на ответ хозяина на инфекцию, чтобы вызвать появление целевого рецептора, с которыми бактерии затем связываются. Это по крайней мере было выявлено in vitro. Например, адгезия Streptococcus pneumoniae к, и вторжение в, человеческие эндотелиальные клетки пупочной вены заметно увеличивается после активации эндотелиальных клеток тромбином или ТНФ-α, два фактора, синтезирующиеся в ответ на инфекцию. Пневмококки в составе своей клеточной оболочки имеют такие компоненты, как например фосфорилхолин, которые связываются с рецептором тромбоцит-активирующего фактора на активированных эндотелиальных клетках, что увеличивает уровень бактериальной адгезии и усиливает вторжение.

Многие бактериальные патогены активируют пути сигнальной трансдукции клетки хозяина, и хотя это давно предполагалось, только недавно стало очевидно, что сигнальная трансдукция играет критическую роль в бактериальной адгезии, активируя рецепторы хозяина, которые в последующем используются патогенами. Например, филаментозный гемагглютинин (FHA) B. pertussis прикрепляется к моноцитарному интегриновому комплексу через Arg-Gly-Asp последовательность на FHA. Это взаимодействие регулирует обязательную деятельность другого интегрина (рецептора комплемента 3 (CR3)), который распознает другую, отдельную, область FHA. Таким образом, Bordetella pertussis, адгезирует к человеческим моноцитам/макрофагам при помощи бактериального поверхностного протеина (FHA) и лейкоцитарного интегрина, а также рецептора комплемента 3 (CR3, alpha M beta 2, CD11b/CD18). При этом сайт FHA - Arg-Gly-Asp - индуцирует усиление связывания B. pertussis с моноцитами, и это усиление блокируется антителами к CR3. Усиление требует сигнала от моноцитарного трансдукционного комплекса, состоящего из лейкоцитарного интегрина и интегрин-ассоциированного протеина (CD47). Этот комплекс как известно включает (активирует) CR3 связывающую активность. Таким образом, этот бактериальный патоген усиливает свою собственную адгезию к хозяйской клетке используя сигнальный путь хозяйской клетки.

Более драматической является последовательность событий, связанных с прилипанием E. coli (EPEC-энтеропатогенные E. coli), которые относятся к педиатрическим диареягенным патогенам. EPEC адгезирует к поверхности клеток интестинального эпителия посредством уничтожения микроворсинок и перестройки актинового цитоскелета, приводя к формированию опоры (по типу пьедестала) на поверхности клетки хозяина, на которой бактерия и фиксируется. Для этого, EPEC секретирует по крайней мере два белка, EspA и EspB, которые активируют клетку хозяина, путем стимуляции тока кальция, синтеза инозитолфосфата, фосфорилирования тирозина в одном из мембранных белков с молекулярным весом 90-kD. В конечном счете это приводит к перестановкам в цитоскелете. То что, EPEC должна активировать эти пути сигнальной трансдукции хозяина, чтобы адгезировать к клетке, и то что трансдукция сигнала, и возможно модификация рецептора, предшествует адгезии было выявлено в культурах эпителиальных клеток.

Секреция протеинов, которые активируют эпителиальные клетки, штаммами EPEC опосредована специальной системой секреции, названной система секреции III типа, варианты которой обнаруживаются у все возрастающего количества человеческих растительных и животных патогенов. III тип секреции контролируется по меньшей мере 20 генными продуктами, и является важным для вирулентности этих патогенов. Эти гены кодируют сразу и секретируеммый эффектор и машинерию необходимую для секреции и транслокации этих факторов в клетки мишени. Хотя немного известно относительно механизмов секреции, однако было открыто, что необходимы некоторые дополнительные белки для секреции и что увеличение секреции факторов вирулентности часто происходит после контакта с поверхностями клетки хозяина; таким образом, эти системы также были названы "контакт опосредованными" системами секреции. Хотя секретируемые факторы вирулентности отличаются среди патогенов (и таким образом опосредуют различные болезни), машинерия их секреции часто схожа.