Книги по разным темам
Pages: | 1 | 2 | 3 | 4 | ... | 7 | В эксперименте достоверно установлено, что при введении NSP4-пептида, с 22 аминокислотами, синтезируемыми от COOH-конца NSP4, возникает диарея в течение 4 часов. Белок полной длины также вызывает диарею, тогда как последовательность этого пептида с аминокислотами 96-135 - не вызывает развитие диареи. NSP4 Цпептид различается по физико-химическим свойствам у людей и животных, но только 14 аминокислот, входящих в структуру пептида являются постоянными для всех модификаций белка, так называемая лядовитая область.
В настоящее время определено уникальное влияние белка NSP4 на развитие диареи у детей раннего возраста, что не характерно для других белков ротавируса. Именно NSP4 вызывает диарею в моделях новорожденных животных, но не у взрослых.
Определено, что NSP4 пептид, содержащий физиологически активную COOH-область (112-175 аминокислоты), может продуцироваться в окружающую среду через Гольджи-независимый путь пиноцитоза.
Внеклеточные формы NSP4 могут инициировать энтеротоксигенные эффекты на слизистую оболочку, что, возможно, связано с взаимодействием с пока еще не определенным клеточным рецептором, причем в этом случае мобилизация кальция происходит опосредованно через фосфолипазу С с последующим притоком анионов к молодым эпителиоцитам.
Таким образом, мобилизация кальция происходит независимо от возраста и несколько отличается от типичной передачи сигнала через фосфолипазу С.
Вероятно, NSP4 вызывает секрецию хлоридов путем взаимодействия с поверхностными белками мембран, возраст - зависимыми кальцийчувствительными ионными каналами.
Кроме основного механизма мобилизации кальция, NSP4 пока не выясненным образом реализует вторичные механизмы, что доказано в экспериментах на моделях животных, у которых лобычные пути мобилизации кальция были запрещены дефектом трансмембранного переносчика хлора (CFTR). Впоследствии этот эффект NSP4-пептида может быть использован в лечении младенцев с мекониальной непроходимостью.
Наряду с основным механизмом воздействия NSP4 через запрещение кальций и G-протеин чувствительного пиноцитоза и уменьшения поляризации анионной гидролазы, ведущей к изменению адсорбции углеводов, также доказано, что NSP4 пептид может непосредственно запретить функционирование клеточного натрий - зависимого транспортера глюкозы SGLT-1. В дальнейшем NSP4 подвергает изменению динамику распределения актина в клетке, в результате чего меняется трансмембранный транспорт.
Не менее важное открытие было сделано при определении кристаллической структуры NSP4, в ходе экспериментальных исследований было показано, что часть полной молекулы белка, включая энтеротоксигенную последовательность пептида (114-135) может трансформироваться в гомотетрамер. Это потенциально может затронуть клеточный эндоплазматический ретикулюм, выполняя роль кальциевого канала.
Аспекты взаимодействия вируса и макроорганизма.
Как же происходит взаимодействие ротавируса и организма хозяина Уже в первые сутки заболевания ротавирус можно обнаружить в эпителиоцитах двенадцатиперстной кишки и в верхнем отделе тонкого кишечника. Инфицирование ротавирусом зависит от ряда причин: состояние pH желудочного сока (как и в случае со многими патогенными микроорганизмами - кислая среда губительна для ротавируса), наличие ингибитора трипсина (является активатором репродукции вируса), количество функционально незрелых энтероцитов. Ротавирусы поражают зрелый эпителий, возможно поражение до 2/3 верхнего отдела тонкого кишечника. После репликации инфекционные частицы выходят в просвет кишечника, происходит дальнейшая репродукция в отдаленных от центра областях тонкого кишечника. Установлено, что ротавирус может поражать и начальные отделы толстого кишечника.
Экспериментальные исследования показали, что для проникновения вируса в эпителиальную клетку важную роль играет липидный состав мембраны клетки, в частности присутствие холестерина. Попадание ротавирусов внутрь клетки вызывает повреждение цитоскелета эпителиоцитов и их отторжение от микроворсинок.
Попадание ротавируса в клетку многоэтапный процесс, в течение которого происходит, по крайней мере, 3 контактных взаимодействия.
Некоторые серотипы ротавируса для проникновения в клетку нуждаются в специфических, содержащих сиаловую кислоту, рецепторах. Специфический для ротавируса рецептор, как считают некоторые исследователи, состоит из нескольких молекул, в том числе белок hsc70.
Установлена важная роль белков alpha2beta1integrin, integrin alphaVbetaи hsc70, которые имеет большое значение для интеграции вируса в клетку, при этом весь процесс контролируется вирусным белком VP4.
Одновременно ускоряется продвижение эпителиальных клеток от основания к верхушке ворсинки (рисунок 6). Ускоренный митоз приводит к появлению пула клеток, которые не успевают дифференцироваться, они являются структурно и функционально незрелыми, что приводит к накоплению избыточного количества негидролизованных (не всосавшихся) углеводов, преимущественно лактозы, а также специализированных белковпереносчиков, с помощью которых осуществляется транспорт продуктов гидролиза пищевых субстратов (моносахаридов, аминокислот) из просвета кишки. Оставшиеся в просвете кишки (не всосавшиеся) вещества с высокой осмотической активностью являются причиной нарушения реабсорбции воды, электролитов и развития водянистой диареи. Поступая в толстую кишку, эти вещества становятся субстратами для ферментации кишечной микрофлорой с образованием большого количества органических кислот, газообразного водорода, углекислого газа, метана и воды. Результатом являются повышенное газообразование в кишечнике (метеоризм) и снижение рН-кишечного содержимого.
Отмечено, что уровень цАМФ и цГМФ при данной инфекции в эпителиоцитах не изменяется, а показатели щелочной фосфатазы снижаются Рис. 6. Гистологические изменения в микроворсинках в остром периоде ротавирусной инфекции Наиболее часто болеют ротавирусной инфекцией дети раннего возраста.
Однако остается неясным - вследствие каких механизмов отмечается четкая возрастная зависимость данного заболевания. Существует несколько гипотез, пытающихся дать объяснение данному феномену.
Возникновение диареи при ротавирусной инфекции у детей может быть связано:
1. с патологическими изменениями в микроворсинках тонкого кишечника и одновременным снижением абсорбции жидкости на фоне неразвитого толстокишечного резерва всасывания у маленьких детей;
2. со специфической осмотической проходимостью слизистой оболочки у детей раннего возраста;
3. возрастными особенностями секреции электролитов и жидкости.
Четко установлено, что в эпителиальных клетках существуют сложные скоординированные механизмы взаимодействия ионных насосов, мембранных каналов и белков переносчиков, в результате комбинированного влияния которых возникает электрический потенциал клетки.
Экспериментальные данные показывают, что поляризованные монослои культуральных эпителиоцитов не в состоянии давать цитолиз при заражении ротавирусами, в отличие от неполяризованных.
Наличие осмотического и клеточно-опосредованного секреторного компонентов ротавирусной диареи может быть рассмотрено с двух сторон:
Х ротавирусная диарея инициируется вирусным воздействием (передачей сигнала) в пределах организма хозяина для запуска механизма выживания вируса (репродукция и распространение);
Х ротавирусная диарея является следствием ответа защитных систем макроорганизма и представляет собой активацию эндогенных механизмов, элиминирующих ротавирус.
Эти заключения выдвигают на первый план 2 клеточных механизма, активно использующихся при ротавирусной инфекции и позволяющие поновому взглянуть на терапевтические подходы к лечению ранних и поздних стадий диареи.
Ряд работ иностранных авторов посвящено роли воспалительного процесса в патогенезе ротавирусной инфекции. Как показали многие группы исследователей, ротавирусное инфицирование является причиной высвобождения внутриклеточного кальция и развития синдрома цитолиза.
Однако, в отличие от влияния бактериальных токсинов на мобилизацию кальция с последующим развитием выраженного воспалительного ответа, при ротавирусной инфекции такого не происходит. Причем, в экспериментах на мышах, обнаружено, что воспалительный ответ в слизистой оболочке кишечника ограничен мононуклеарной инфильтрацией lamina propria, а при гистологическом исследовании обнаруживается вакуолизация цитоплазмы клеток в небольшом проценте случаев. Учитывая, что эксперименты проводились на неодинаковых моделях животных, их результаты также несколько разнятся.
Таким образом, наиболее вероятно следующее заключение:
воспалительные изменения в слизистой оболочке кишечника не играют первую роль в развитии диареи, т.к. диарея возникает уже при низких уровнях вирусной нагрузки до развития цитопатологических изменений. В моделях животных превентивное лечение цитопротективными факторами предотвращает гистологические изменения и приводит к невозможности развития диареи.
Чаще всего ротавирусная инфекция ограничивается пределами слизистой оболочки кишечника, но в нескольких клинических наблюдениях ротавирусы были обнаружены и в lamina propria.
Не менее важным остается вопрос о возможности развития воспалительного процесса при внекишечной локализации ротавируса - на слизистых оболочках верхних дыхательных путей. Все попытки с помощью электронного микроскопа обнаружить ротавирусы в носоглоточных смывах закончились неудачей. Некоторые авторы предполагают занос ротавирусов на слизистую оболочку верхних дыхательных путей во время еды. Но в то же время нельзя исключить и возможность развития внекишечной ротавирусной инфекции у детей с измененной реактивностью.
В некоторых клинических наблюдениях обнаружена внекишечная локализация ротавируса: печень, почки, сердце, головной мозг.
Имеются работы об этиологической роли ротавируса в развитии вирусных энцефалитов, когда ротавирус определялся в ликворе, и энцефаломиелитов.
Доказана ассоциативная связь ротавирусной инфекции и риском возникновения сахарного диабета 1 типа.
Описаны случаи летальных исходов при внекишечной локализации с развитием патологического процесса в сердце, печени, почках.
Механизм распространения ротавирусов по организму хозяина до конца не ясен, но имеются отдельные наблюдения, показывающие, что один из возможных механизмов вирусемии может реализовываться через клетки лимфатической системы. Установлено, что NSP3 является одним из основных детерминирующих белков в этом процессе.
Возможность генерализации инфекции диктует необходимость поиска основных механизмов, ведущих к распространению ротавирусов по организму хозяина, предотвращению развития этого процесса, что может осуществиться с добавлением в стандарты лечения специфической противоротавирусной терапии.
Вторичные опосредованные механизмы развития диареи.
Несомненно, что одним из механизмов развития диареи, являются изменения в сосудистом русле и развитие апикальной ишемии ворсинки.
Важную роль в развитии диареи в результате ишемии, естественно, играют вазоактивные вещества (особенно простогландины). Установлено, что применение нестероидных противовоспалительных средств способствует сокращению продолжительности диареи.
Также определено, что одним из главных регуляторных факторов при развитии диареи является вазоактивный кишечный пептид (VIP), вырабатываемый эндокринной системой кишечника. VIP уменьшает абсорбцию в слизистой оболочке, что играет важную роль и при других патологических состояниях (в том числе при реакции гиперчувствительности). Возникает реактивное воспаление и нарушение гидробаланса слизистой оболочки.
Этот врожденный механизм защиты актуален и для ротавирусной инфекции, что свидетельствует о стереотипии местных рефлексов. В связи с чем, возможно, развитие второй энтеронейрогенной стадии диареи без развития выраженного воспалительного процесса в слизистой оболочке.
Установлено, что ротавирус-индуцированная ишемия вызывает изменения в продукции NO с каскадом сосудистых нарушений, которые приводят к продукции простогландинов PGe2 и цГМФЦзависимой секреции анионов через неадренэргические и нехолинэргические рецепторы нервной системы кишечника (ENS).
Участие ENS во второй стадии ротавирусной диареи доказано экспериментально с наркотической блокадой, которая выявила основные механизмы, ответственные за трансмембранный транспорт. Так обработка рецепторов секретомоторной рефлекторной дуги ENS (лидокаин, мезоламин) вызывала исчезновение диареи.
В то же время в исследованиях с ингибитором энкефалина ракетотрилом у детей с ротавирусной диареей было выявлено уменьшение продолжительности диарейного синдрома. Известно, что повышение выработки эндогенного энкефалина приводит к повышению уровня цАМФ, поэтому положительный эффект на введение ракетотрила (ацетофана) показывает, что и при ротавирусной диарее происходит активация этого врожденного механизма защиты, вызванного реактивным воспалением слизистой оболочки, хотя учитывая данные других авторов - этот вопрос нуждается в дальнейшем изучении.
В процессе развития ишемии клетки ENS секретируют галанин, ещё более усугубляющий ишемию. Пока не известно - это обычный или отдельный механизм в развитии диареи вследствие ишемии. Остается непонятным - может ли NSP4 обходить сродство к галанин-1 рецептору, действуя на внутриклеточном уровне, например на уровне общей чувствительности токсинов к передаче сигнала через протеин G.
Иммунитет и патогенез.
В ряде исследований показано, что при ротавирусной инфекции у детей выявляется дефицит по Т-лимфоцитам (у 78%), по Т-хелперам (46%), содержанию IgA (67%), фагоцитарному показателю; снижена комплементарная активность крови. Аналогичные изменения показателей иммунитета, свидетельствующие об изменении, главным образом, Тхелперного звена, о снижении активности фагоцитоза и резервных возможностей фагоцитарно-метаболической активности нейтрофильных лейкоцитов в острый период заболевания получены и рядом других авторов.
Наличие иммунологической недостаточночти, в основном, по относительному гипосупрессивному типу (снижение CD8, повышение ЦИК) связано с тем, что вирус, возможно, продуцирует развитие иммунопатологических реакций.
Отсутствие активной продукции иммуноглобулинов в остром периоде заболевания обуславливает массивное поступление вирусов и их антигенов в кровь и развитие тяжелых форм заболевания. Установлено, что ротавирусы - слабые лантигенные раздражители для Т-клеток, вырабатывающих гаммаинтерферон.
Pages: | 1 | 2 | 3 | 4 | ... | 7 | Книги по разным темам