Патогенность бактерий

Введение

Первая попытка рассмотреть свойство патогенности как самостоятельный биологический феномен была сделана в конце 70-х годов прошлого века в русскоязычном академическом издании книги «Биомолекулярные основы патогенности бактерий» (2). Анализ многочисленных опубликованных экспериментальных данных позволил сделать вывод о полифункциональной природе патогенности, а также показать, что патогенность является функцией биологически активных молекул, продуцируемых патогенным возбудителем. Функционально активные макромолекулы были названы факторами патогенности и объединены в отдельные группы в соответствии с их функциональными особенностями.

В специальной научной литературе 80-х годов появился термин «островки патогенности» (ОП) (Pathogenicity Islands), указывающий на внехромосомный характер генетического детерминирования этого свойства. Концепция ОП была обоснована группой немецких исследователей во главе с Dr. Jorg Hacker (6). Проведенный анализ показал, что ОП представляют собой группу мобильных генетических элементов, играющих ключевую роль в вирулентности бактерий, патогенных для человека, животных и растений. Эти генетические элементы, видимо, были приобретены в процессе возникновения патогенных видов из непатогенных предшественников. Однако приобретение ОП – это не единственный путь, который привел к формированию свойства патогенности у бактерий в процессе эволюции миллионы лет назад. Возможны и другие механизмы, обусловленные воздействием факторов окружающей среды, которые также сделали свой вклад в появление патогенных видов.

Появление ОП у сапрофитных предшественников объясняет эволюцию функций, позволяющих микробу овладеть новой экологической нишей, представленной эукариотическими клетками тканей макроорганизма. По мнению авторов концепции другие поведенческие функции, связанные с выживанием и передачей (распространением) возбудителей, по-видимому, также контролируются внехромосомными генами, входящими в состав т.н. «геномных островков» (genomic islands) или как их еще называют «островков здоровья» (fitness islands). Феномен патогенности представляет собой образец эволюции микроорганизмов, у которых появление новой функции сопряжено с овладением новой экологической ниши – организмом многоклеточных существ.

Таким образом, патогенность – это способность микроорганизмов взаимодействовать с клетками эукариот и вызывать у человека, животных и растений инфекционное заболевание.

Изучение феномена патогенности предполагает исследование трех аспектов этого явления: биологического, медицинского и прикладного.

Биологический аспект феномена патогенности включает в себя эволюцию, экологию и происхождение патогенных видов, генетическую природу детерминирования биосинтеза макромолекул, выполняющих функцию факторов патогенности, а также специфические механизмы взаимодействия биомолекул с клетками эукариот.

Медицинский аспект касается реализации свойства патогенности в организме хозяина. Он предполагает изучение эпидемиологии, диагностики, профилактики и лечения инфекционных заболеваний, вызванных патогенными микроорганизмами.

Прикладной аспект касается применения знаний о факторах патогенности для конструирования вакцинных, диагностических и лечебных препаратов, а также использование этой информации в молекулярно-биологических исследованиях и в изучении процессов клеточной биологии.

Yurii V. Ezepchuk, Ph.D.
Professor of Biochemistry
Denver, Colorado, U.S.A.

E-mail: ezepchuk@usa.net