Плазмиды и их роль в жизнедеятельности бактериальной клетки
 Скачать 0.52 Mb.
|
|
Лекарственная конверсия. Детерминанты устойчивости вызывают в клетках бактерий изменения, затрагивающие самые разнообразные признаки и известные в литературе как проявление «лекарственной конверсии». Приводятся сведения о более высокой выживаемости бактериальных клеток, инфицированных некоторыми R-факторами, поле УФ-облучения. Лекарственная конверсия может затрагивать также фаготип сальмонелл как при эписомной, так и хромосомной локализации детерминантов устойчивости и влиять на эффективность развития большого числа фагов в клетках E. coli К12 как с fi+, так и с fi - R-факторами Б. А. Шендеров (1970), исследовавший активность некоторых оксидоредуктаз дизентерийных бактерий (Shigella flexneri и Shigella Sonne), воспринявших R-факторы в опытах in vitro от E. coli, отмечал у них повышение каталазной и пероксидазной активности. Само по себе присутствие плазмиды резистентности сообщает клеткам высокую чувствительность к названным препаратам. В то же время замечено, что, R-фактор, по-видимому, сообщает клеткам и более высокую мутабельность по резистентности к лекарственным веществам. Сейчас все же приходится констатировать, что работ, отражающих существенный прогресс в изучении путей предотвращения или ограничения распространения множественной лекарственной устойчивости бактерий, еще очень мало. Продление чувствительности к лекарствам.
Плазмиды бактериоциногении. Бактериоцины – вещества, летальные для клеток бактерий. Их названия определяются названиями микроорганизмов-продуцентов. Это термостабильные белки, массой от 10000 до 90000 дальтон. Плазмиды колициногении (col) наиболее изучены. Они содержатся в 20% штаммов E. coli. Колицины подразделяют на группы: A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, S1, S2, S3, S4, S5, V. Группа E делится на E1, E2, E3 и тд. E1 вносит непоправимые изменения в цитоплазматическую мембрану. E3 разрушительно воздействует на рРНК, E2 вызывает деградацию ДНК. Плазмиды тоже делятся на 2 группы: I (col E1, col E2, col E3, …E4, …E5, …E6, …E7, …E8, ..E9, col N, col K, col A) и II (col Ib, col B, col V) Среди плазмид колициногении встречаются как конъюгативные, так и неконъюгативные. Некоторые способны мобилизовать хромосомные гены. Все плазмиды колициногении постоянно находятся в автономном состоянии. Колицины действуют только на близкие по виду клетки, адсорбируясь на специальных рецепторах на их поверхности. Для того, чтобы убить чувствительную клетку достаточно нескольких молекул колицинов. Бактериоцины продуцируются и другими клетками. Так Bacillus megaterium продуцируют три вида мегатериоцинов: A, B, C. Плазмиды и патогенность бактерий. Патогенность – комплексный полигенный (мультифакторный) признак бактерий, представляющий собой биохимические механизмы, посредством которых бактерия вызывает болезнь макроорганизма. В любом случае участие в патогенности принимают плазмиды. Атрибуты патогенности.
Плазмиды и патогенность E. coli. Характерная особенность клеток энтеропатогенных штаммов E. coli в том, что они способны к колонизации на поверхности кишечника, покрытой эпителием и обычно свободной от бактерий. Колонизация обеспечивается адгезией. Клетки этих штаммов обладают антигенами K, и способность к колонизации связана с наличием поверхностного К-антигена – белковых фимбрий. Антиген адгезии у E. coli в разных серогруппах.
Для бактерий энтеропатогенных и непатогенных штаммов характерно наличие фимбрий, вызывающих гемагглютинацию эритроцитов. Фимбрии I типа позволяют бактерии прикрепляться к эритроцитам, лейкоцитам, эпителиальным клеткам и др. Они вызывают гемагглютинацию, ингибируемую D-маннозой. Фимбрии другого типа есть только у энтеропатогенных штаммов. Они обеспечивают специфическую адгезию на клетках эпителия кишечника и специфичны для видов эритроцитов, подвергающихся гемагглютинации, которая не ингибируется D-маннозой. То, что адгезия бактерий энтеропатогенных штаммов действительно контролируется плазмидой, было доказано в эксперименте. Было показано, что E. coli E2348/69 содержат плазмиду адгезии. После элиминации последней, бактерии теряли способность к адгезии. А при введении этой плазмиды обратно в клетки способность восстанавливалась. Энтеротоксигенные штаммы рассматриваемых эшерихий способны продуцировать LT и St токсины. Lt – термолабильный, ST – термостабильный. Плазмиды Ent контролируют их синтез. Многие из этих плазмид – F-подобные. Токсин LT детерминируется плазмидой, распространенной среди E. coli, вызывающих диарею у людей. А ST – у человека и животных. Плазмиды, детерминирующие синтез обоих токсинов встречается у O-серогрупп: 06, 08, 015, 020, 025, 063, 078, 0115, 0128, 0148, 0159. Фенотип LT+ST часто коррелирует с наличием факторов колонизации. Связь между токсигенностью и наличием антигенов колонизации.
Хотя корреляция токсигенной и гемолитической активности (детерминируемой плазмидой Hly) отмечалась многими исследованиями, большого значения гемолитическим свойствам не придавалось. В лаборатории Кудлай Д. Г. были получены данные, свидетельствующие о том, что введение фактора Hly увеличивает патогенность бактерий (это было доказано методом внутрибрюшинного введения белым мышам токсигенных E. coli до и после инфицирования бактерий плазмидой Hly). Многие клетки Hly+ в той или иной степени токсигенны, хотя однозначной зависимости нет. Передача непатогенным E. coli J62 Hly сообщала им способность вызывать дермонекрозы у кроликов. Патогенность бактерий Hly+ вероятно вызвана не самой способностью вырабатывать гемолизины, а тем, что эта плазмида также детерминирует синтез некоторых токсических веществ (гемотоксинов). Весьма неприятны случаи комбинированных плазмид, контролирующих и R-признаки и токсигенность, т.к. штаммы, обладающие обусловленной ими токсигенностью, будут распространяться в условиях, когда часто использование антибиотиков в качестве кормовых добавок. Большинство штаммов E. coli, выделяемых при уроинфекциях, менингите, перитонитах и бактериемиях обладают вирулентными свойствами, контролируемыми такими плазмидами. В клетках E. coli, выделяемых при госпитальных инфекциях, обнаруживаются с большой частотой плазмиды Col. Col V обеспечивает повышение вирулентности, резистентность к бактерицидному действию крови. Плазмиды R могут повышать резистентность к сыворотке крови (R6-5). R100 отрицательно влияет на формирование комплемента. Бесконтрольное использование антибиотиков может привести к селекции и распространению бактерий, обладающих не только резистентностью, но и вирулентностью. Плазмиды и патогенность других бактерий Бактерии родов Shigella и Salmonella – инвазивны. Факторы инвазивности детерминируются соответствующими плазмидами. Наличие R-плазмид в них сильно повышает их вирулентность. Переживание в инфицированных соматических клетках обеспечивается у шигелл синтезированием плазмидного гемолизина. В случае сальмонелл установлено, что плазмиды – обитатели наиболее патогенных штаммов. Считают, что плазмиды не нужны для инвазии соматической клетки, они необходимы для пролонгированного переживания сальмонелл в клетках. Бактерии рода Yersinia – инвазивные. Их вирулентность определяется плазмидой pYV, которая имеет несколько вариантов. Доказано, что продукция энтеротоксина S. aureus контролируется внехромосомным генетическим элементом. Показан плазмидный контроль их эксфолитивного токсина (кожный синдром у новорожденных). Устойчивость к антибиотикам обеспечивает эпидемичность распространения. У стрептококков плазмиды контролируют:
Из рассмотренного видно, какую большую роль играют плазмиды в существовании бактерий и, следовательно, человека. Актуальные задачи генетики микроорганизмов в на- стоящее время невозможно представить без систематического изучения роли и механизмов действия внехромосомных факторов наследственности. Исследование генетической природы, молекулярной структуры и регуляции функций плазмид представляет собой одну из фундаментальных проблем современной биологии. Популярность внехромосомных факторов наследственности микроорганизмов в качестве экспериментальной модели для исследований в разных аспектах объясняется широтой распространения явлений, контролируемых ими и не укладывающихся в рамки хромосомных мутаций, относительной простотой методических приемов идентификации внехромосомных элементов, неограниченной возможностью манипуляций с целью генетического моделирования и четкостью результатов физико-химического анализа их структуры и физиологических функций. Перспектива использования плазмид и эписом в связи с их исключительной биологической пластичностью оценивается молекулярными биологами трезво и объективно. Интенсивно ведется изучение в области генной инженерии. Исследователи отчетливо понимают сложность таких исследований, которые могут привести к непредсказуемым результатам. Природа может «отомстить» за слишком свободное вмешательство в ее секреты. Именно поэтому важно знать диапазон при- родных вариаций в формировании заведомо вредных для человека форм микроорганизмов, условия, способствующие стабилизации вновь создаваемых биологических систем или ограничивающие ее. Объективное представление об истинном значении в этих процессах конъюгативных плазмид, эписом, умеренных фагов и полноценных вирусов бактерий можно получить только с учетом особенностей их экологии, для которой типично формирование стабильного микробиоценоза в нормальных условиях обитания организма. Представляется оправданным более широкий фронт исследований, направленных на изучение взаимодействия плазмид с целью создания стабильных генетических систем, обеспечивающих более высокую конкурентоспособность (приживляемость в условиях живого организма) обладающих ими бактерий хозяев. Вполне реально конструирование штаммов-продуцентов, несущих целенаправленные сочетания дерепрессированных плазмид со свойствами специфического ингибирования репликации и передачи факторов патогенности. По-видимому, в недалеком будущем на повестку дня станет создание комплексных бакпрепаратов, соответствующих задачам коррекции определенного типа микробиоценоза и дисбактериозов, сопряженных с периодическим доминированием условно патогенных и патогенных микроорганизмов. Такие задачи естественно возникают при анализе замкнутых экосистем, а также при разработке теорети- ческих проблем эволюции микроорганизмов. Список использовавшейся литературы:
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||