Микрофлора. Микрофлора полости рта норма и патология. Лекции для студентов стоматологического факультета Учебное пособие
 Скачать 2.31 Mb.
|
|
1. История вопроса и этимология. Первое упоминание о кандидозных поражениях (инфекциях) ротовой полости мы | находим у Гиппократа (377 год до н.э.). Клинические описания кандидозных поражений сделаны в 1771 и 1784 гг. C.albicans I впервые была выделена от больного туберкулезом в 1844 году, i в 1849 году дрожжеподобные грибы обнаружены при вагинальном кандидозе, а в 1853 году — при системной инфекции. Термин «молочница» (monilia) впервые был использован ботаниками при описании поражения овощей в 1751 году. Перевод на русский язык греческого слова Candida означает «кандидат в белой мантии» (в Древней Греции сенаторы одевались в белые одежды, что указывало на чистоту и непорочность). В I названии основного представителя кандид Candida albicans no существу дважды повторяется эпитет — «белый» (лат. albicans — «белый»). По-видимому, исследователи, предложившие эти названия, хотели акцентировать внимание на специфических местных проявлениях, которые возникают при кандидозах. Как заболевание человека молочница описана в древности Гиппократом и названа stomata aphtoidea, а Галеном — aphta alba infantu. 2. Классификация кандид и их медицинское значение. Род Candida включает около 150 видов грибов, которые относятся к дейтеромицетам в связи с отсутствием половой стадии развития. Семь из этих видов — C.albicans, C.tropicalis, C.kruseu, C.kefyr, C. (Torulopsis) glabrata, C.guilliermondii, C.parapsilosis — признаны с медицинской точки зрения наиболее важными болезнетворными микроорганизмами. C.albicans является наиболее распространенным представителем рода, изолированным от человека, и известен как комменсал и как условно-патогенный микроорганизм. 3. Экология кандид. Виды грибов Candida обитают в разнообразных экологических нишах и широко распространены в природе. C.albicans выделяется от млекопитающих и птиц. Кандиды могут находиться на объектах внешней среды, поверхности медицинского инструментария, предметах домашнего обихода, игрушках, посуде, в питательном креме для рук, косметике. Они лучше выживают на влажных поверхностях, чем на сухих неживых объектах, но при достаточной степени загрязнения могут сохраняться на последних до 24 часов. C.albicans изолируется с зубных щеток большинства носителей кандид во рту, с зубных протезов, катетеров. В больших количествах эти микроскопические грибы обнаруживаются в молочных продуктах: в творожных сырках (в 78,6% случаев), твороге (в 66,6%), сметане (в 75%). Кандиды способны сапрофитировать в окружающей среде на субстратах живой и неживой природы (чаще на богатых сахарами фруктах и овощах, особенно несвежих). Хотя кандиды выделяются в большинстве своем от животных и с объектов внешней среды, инфекции человека обычно эндогенны. У людей C.albicans преимущественно колонизирует поверхность слизистых (ротоглотка, влагалище). Желудочно-кишечный тракт является главным резервуаром инфекции, при этом C.albicans способна колонизировать практически любую часть желудочно-кишечного тракта, включая ротовую полость. Частота выделения кандид от людей зависит от характера биотопа (ротовая полость — 1,9—41%, желудочно-кишечный тракт — 0—55%, влагалище — 2,5—68%), а также от возраста и диеты. При носительстве в ротовой полости первое место занимает C.albicans (47—75%), второе — C.tropicalis и C.glabrata (по 7%). К факторам, которые увеличивают процент носительства кандид, относятся снижение процесса слюноотделения, низкий рН слюны, увеличение концентрации глюкозы в слюне, курение. Отмечено также, что носительство C.albicans у пациентов в стационаре значительно выше, чем у здоровых людей. Так, частота орального носительства у здоровых людей — 17%, у больных в стационарах (без клинических проявлений кандидоза) — 40—69%. Заметим, что постоянное выделение C.albicans из полости рта еще не является доказательством кандидозной инфекции (см. ниже). Возбудителем кандидоза чаще всего является C.albicans (до 62% случаев). Предрасполагающими факторами для воз- никновения орального кандидоза и патологии, ассоциированной с ним, являются: 1) возраст (неонатальный и пожилой); 2) пищевой дефицит; 3) антибиотики; 4) опухоли; 5) ВИЧ-инфекция; 6) химиотерапия; 7) кортикостероиды (гормонотерапия); 8) ношение зубных протезов. Проявление заболевания зависит от состояния колонизируемой ткани, факторов вирулентности кандид и выраженности иммунных реакций хозяина. В свою очередь, колонизация зависит от следующих факторов: 1) попадание кандид в полость рта или другие экологические ниши; 2) адгезия и собственно колонизация; 3) проникновение в ткани; 4) удаление кандид с поверхности слизистых (механизмы клиренса). Передача кандид в клинических стационарах (нозокомиальный кандидоз) возможна при различных контактах с носителями: через руки персонала, при поцелуях (в 2 мл слюны может быть от 300 до 500 клеток кандид) и т.д. Так как кандиды могут быть обнаружены в обработанных и сырых продуктах, то есть возможность их занесения в ротовую полость руками, а также через слюну, контаминированную пищу или питье. Попадание клеток кандид на слизистые оболочки не является достаточным для колонизации и инфекции. Оральная полость является экологической нишей с постоянным перемещением ротовой жидкости, поэтому дрожжевые клетки, если они не адгезированы и не размножаются, могут быть вымыты слюной или проглочены. 4. Морфология кандид. Существуют различные морфологические варианты кандид: от дрожжей до гифальных форм. Гифальные элементы считаются более агрессивными и патогенными, в то время как дрожжеподобная форма является комменсальной и менее патогенной. Хотя кандиды часто называют диморфными, фактически они являются полиморфными, так как могут одновременно присутствовать в материале в виде дрожжей, гиф (несептированный мицелий) и псевдогиф (псевдомицелий) — тонких удлиненных клеток, располагающихся друг за другом в виде нитей и не имеющих общей оболочки. Для кандид характерно бесполое размножение, при этом формирующиеся в процессе жизнедеятельности бесполые споры принято называть конидиями (греч. «Konis» — пыль). C.albicans могут образовывать гроздеподобные скопления бластоконидий (молодые клетки гриба диаметром 2—5 мкм). Бластоконидии кандид отпочковываются от материнской клетки и располагаются на перетяжках псевдомицелия. Для C.albicans характерно формирование ростовых трубок, предшествующее возникновению новых гиф и дрожжевых форм. Так, если C.albicans инкубировать 2 часа при температуре 37°С в 10% сыворотке, то из бластоконидий формируются типичные удлиненные клетки — ростовые трубки. Они отличаются от других подобных выростов отсутствием перетяжек на основной трубке (гифе). Одним из факторов, стимулирующих образование гиф, служит повышенное содержание углекислого газа (с такими условиями микроскопические грибы сталкиваются в тканях). Отличительной особенностью C.albicans является также образование хламидоконидий (споры с двойной плотной оболочкой) на концах или на коротких боковых отростках гиф. Хламидоспоры служат C.albicans для переживания неблагоприятных условий. Отмечено, что при поверхностном кандидозе кожи и слизистых в очагах поражения преобладают бластоспоры, а при глубоких микозах обнаруживаются в основном вегетирующие клетки. Температура оказывает важное влияние на морфогенез кандид. Так, температура около 25°С способствует формированию хламидоконидий, а более высокая — от 37 до 43°С (подобный диапазон температур может быть в организме у потенциальных больных) — содействует образованию псевдогиф. Однако не все виды кандид способны расти при 37°С и выше, поэтому данное свойство является важной патогенетической характеристикой, отделяя потенциально патогенные штаммы от сапрофитов внешней среды. Кандиды имеют строение, типичное для эукариотических клеток: в цитоплазме присутствуют рибосомы, митохондрии, включения в виде гликогена, крупное ядро, ограниченное ядерной мембраной, аппарат Гольджи, эндоплазматическая сеть. Клеточная стенка является существенной структурой, обеспечивающей жизнедеятельность C.albicans и ее взаимодействие с тканями хозяина. Она состоит главным образом из углеводов (80—90%), которые представлены β-глюканом, хитином и маннаном. Компоненты клеточной стенки дрожжевой и ги-фальной форм сходны по химическому составу, хотя имеют некоторые количественные вариации. β-глюкан (разветвленный полимер, содержащий связи Р-1,3 и Р-1,6) является главным компонентом клеточной стенки (от 47 до 60% сухого веса). Хитин (неветвящийся полимер N-ацетилглюкозамина) присутствует в клеточной стенке в сравнительно малых количествах (от 1 до 10% сухого веса). В гифах отмечают более высокий уровень содержания хитина — примерно в 3 раза больше, чем в дрожжевой форме. Эти два микрофибриллярных полисахарида, хотя и распределены по всей клеточной стенке, но более сконцентрированы вблизи плазматической мембраны, обеспечивая ригидность каркаса. Следующим важным компонентом клеточной стенки является маннан (до 40% сухого вещества клеточной стенки), также иногда называемый фосфопептидо-маннановым комп- лексом. Маннаны состоят из мономеров маннозы, которая может быть ковалентно связана с различными белками гликозидной связью: через ди-М-ацетилхитобиозу и аспарагиновый участок белка. Плазматическая мембрана кандид содержит высокий процент эргостерола и систему энзимов, обеспечивающих его биосинтез. Это химическое своеобразие позволяет использовать мембрану как мишень для антифунгальной терапии. На поверхности клетки находятся фимбрии длиной от 110 до 300 нм, содержащие высокогликозилированный гликопротеин. 4. Метаболизм кандид и культуральные свойства. По типу дыхания кандиды являются аэробами. Энзиматический аппарат кандид довольно сложен. Многие ферменты, такие как протеазы и ферменты, обеспечивающие синтез стеролов, могут прямо участвовать в патогенезе заболевания. Кандиды лучше растут на специальных питательных средах с добавлением углеводов (глюкозы), но могут расти и на простых. Оптимальная температура роста грибов — 22—36°С; рН — 5,8—6,5. Специальными средами для выращивания кандид являются глюкозо-пептонный агар, кукурузный питательный агар, среда Сабуро. Колонии на глюкозо-пептонной среде при 25°С через 1—3 дня роста молочно-белые, беловато-кре- мовые с тусклым блеском; вначале они гладкие, влажные, при дальнейшей инкубации могут стать морщинистыми. 6. Факторы патогенности кандид. Обсуждая факторы патогенности кандид и патогенез кандидоза, надо иметь в виду, что C.albicans является комменсалом человека, поэтому кандидозная инфекция является преимущественно эндогенной. Колонизация слизистых C.albicans может закончиться приобретением и сохранением стабильной популяции кандид, которая не дает развития клинической инфекции. Колонизация зависит от интенсивности приобретения инфектанта, т.е. скорости, с которой клетки кандид проникают в полость рта или другую экологическую нишу, способности микроорганизмов к адгезии и наличия различных механизмов очищения (клиренса) слизистых. В упрощенной модели это можно представить следующим образом: если скорость удаления больше, чем скорость приобретения и роста кандид, наступает очищение. Если скорости проникновения и удаления одинаковы, возможна колонизация. Если скорость удаления низкая и есть повреждения ткани, то может развиться кандидоз. Клинические проявления заболевания могут зависеть от состояния колонизируемой ткани, факторов вирулентности конкретного штамма кандид и ответной защитной реакции хозяина. Факторы патогенности C.albicans можно условно разделить на пять групп, хотя в организме при возникновении патологии их воздействие осуществляется одновременно: 1.Способность грибов к адгезии на тканях хозяина как первый шаг к взаимодействию с макроорганизмом. В данном процессе большое значение имеют разнообразные адгезины кандид и рецепторный аппарат слизистых оболочек организма хозяина. 2.Продукция протеолитических энзимов — секреторных аспартил-протеаз (SAP), которые облегчают пенетрацию и инвазию кандид в ткани. 3.Морфологическая трансформация «дрожжевая — гифальная форма» (yeasts — hyphae), которая также может облегчить кандидам проникновение в ткани и помогает микроорганизму обходить защитные системы хозяина. 4.Различные иммуномодуляторные действия (механизмы) некоторых молекул C.albicans, которые могут содействовать снижению эффективности антифунгального иммунитета. 5.Фенотипические переключения, характерные для кандид при изменении условий существования. Адгезины и механизмы адгезии. Начальным этапом колонизации является адгезия, которая реализуется через разнообразные механизмы распознавания патогеном (грибом) тканей хозяина. Адгезины — участки поверхности кандид, участвующие в прикреплении к клеткам хозяина (эпителиоцитам), микроорганизмам, инертным полимерам или белкам. С.albicans обладают множеством адгезинов, имеющих разное химическое строение, кроме того, для кандид характерно наличие более одного адгезина для распознавания отдельного лиганда на клетке хозяина. C.albicans способна прикрепляться к разным субстратам, таким как эпителиоциты слизистых (буккальные, вагинальные, дермальные и другие), эндотелиоциты, инертные поверхности (различные полимеры, используемые для постоянных медицинских процедур, — аппараты, приборы, катетеры, зубные протезы). Адгезия в системе макроорганизм — микроорганизмы зависит от условий внешней среды, с одной стороны, действующей через кандиды и, с другой — влияющей опосредованно через организм хозяина. К кандидозависимым механизмам, воздействующим на эту систему, относят гидрофобность поверхности гриба, тип питательной среды и условия выращивания. В свою очередь, на адгезивные потенции клеток макроорганизма влияет гормональный и иммунный статус хозяина. Прикрепление кандид к клеткам хозяина инициирует колонизацию и инфекционный процесс. Эта концепция была основой попыток предотвратить развитие инфекции путем блокады адгезии кандид к тканям хозяина и/или ингибированием рецепторного аппарата эпителиоцитов. Такой подход может быть новой профилактической моделью для защиты от кандидозной инфекции. Показано, что степень адгезии коррелирует с патогенностью кандид для человека и животных. Среди кандид обнаружены высоко- и низкоадгезивные виды. Наибольшую активность в модельных экспериментах на корнеоцитах проявляла C.albicans, которая адгезировалась в большем количестве, чем C.tropicalis, в то время как C.kruseu показывала незначительную или нулевую адгезию. В процессе адгезии играют роль как неспецифические (гидрофобность клеточной поверхности), так и специфические контакты (лигандрецепторные взаимодействия). Адгезинами кандид могут быть поверхностные белки, интегриноподобные поверхностные протеины (аМр2, аХ|32, а5|31), молекулы, участвующие в лектиноподобных контактах, а также фимбрии. Большинство адгезинов относятся к маннопротеинам, при этом адгезивными свойствами обладает, главным образом, их белковый компонент. В некоторых случаях в процессах адгезии участвуют углеводные части маннопротеинов клеточной стенки кандид (лектины). Кандиды могут непосредственно прикрепляться к эпителиоцитам, используя лектины, гидрофобные контакты, вовлечение интегриноподобных молекул и лектиноподобных взаимодействий. При опосредованной адгезии кандиды могут прикрепляться к буккальным эпителиоцитам через молекулы слюны или коадгезию с оральными бактериями-комменсалами. Продукция протеолитических энзимов. После начального этапа взаимодействия между дрожжеподобными клетками и эпителиоцитами хозяина начинают работать факторы, участвующие в проникновении (пенетрации) и распространении (инвазии) кандид в ткани. Пенетрация и инвазия обеспечиваются морфологическими изменениями от дрожжеподобных форм к гифам (см. ниже) и продукцией гидролитических ферментов. Клетки С.albicans секретируют фосфолипазу, липазу, фосфомоноэстеразу, гексозаминидазу и протеолитические энзимы — аспартилпротеазы (SAP). Имеются данные, что аспартилпротеазы (SAP) содействуют процессу адгезии. В частности, они способны воздействовать на поверхность дрожжей, модифицируя их адгезины, или на клетки хозяна, обнажая лиганды. Доказано, что продукция SAP может облегчить инвазию посредством разрушения кератина и коллагена. SAP-продукция отмечена у патогенных видов Candida. Морфологическая трансформация: «дрожжевая — гифальная форма» (yeasts — hyphae). Для носительства характерно присутствие грибов в качестве сапрофитов на поверхности эпителия. В то же время обнаружение инвазии кандид в ткани служит критерием инфекционного процесса. Инвазия кандид в тканевые структуры осуществляется благодаря механическим и ферментным факторам и сопровождается морфологической трансформацией из дрожжевой в гифальную форму. Подобная трансформация может быть отнесена к факторам патогенности, поскольку наблюдается только при активной кандидозной инфекции. На морфогенез кандид оказывает влияние температурный режим. Так, диапазон от 37 до 4ГС (температура организма больных людей) содействует образованию гифальных форм. Этот морфологический феномен, тесно связанный с патогенностью, приводит к реорганизации клеточной стенки на молекулярном уровне и, как результат, к увеличению спектра адгезинов у гифальных элементов. Важны по крайней мере два изменения в клеточной стенке гиф для приобретения ими более выраженных адгезивных свойств: развитие фибриллярного маннопротеинового покрытия, связанного с внешней поверхностью стенки, и наличие специфических маннопротеинов микробной клетки, расположенных на поверхности клеточной стенки. Кроме того, формирование гиф облегчает миграцию кандид через поврежденные ткани. Гифы способны к тигмотропизму — движению, стимулированному чувствительным контактом. Кроме того, гифы в тканях распространяются быстрее, чем дрожжевая форма, что облегчает миграцию кандид через поврежденные и пенетрацию в здоровые ткани. Показано, что фосфолипазы, концентрируясь на концах гиф, обусловливают большую инвазивность этой формы по сравнению с дрожжевой. Гифальные элементы крупнее, чем дрожжевые, и лишены маннановых адгезинов для контакта с макрофагами, что делает гифы более устойчивыми к фагоцитозу. Таким образом, гифальная форма является агрессивной и патогенной. Однако нет окончательных доказательств того, что только она является вирулентной для макроорганизма, поскольку гистологические исследования кандидозных повреждений иногда показывают отсутствие гиф в патологическом материале. Механизм инвазии может быть представлен следующим образом: вначале адгезия осуществляется между дрожжеподобными клетками кандид и поверхностью эпителиоцитов. Затем под влиянием гидролитических ферментов (в частности аспартил-протеаз) формируются полости в этом месте, начинается трансформация и продуцируются гифы, которые поражают эпителиоциты дистальнее прикрепления дрожжевых форм. |