УДК: 616.986.7-072.85
Год издания: 2013
Роль наружных мембранных белков Leptospira interrogans в патогенезе лептоспироза
Капитулец С.П., Ничипорук О.И., Капитулец Н.Н., Азарова И.А., Фидаров Ф.М.
Рубрики: 76.03.43, 76.35.33
Республиканский научно-практический центр эпидемиологии и микробиологии
Тема НИР: «Разработать подтверждающий тест на лептоспироз».
Сроки выполнения НИР: январь 2011 г. — декабрь 2013 г.
Научный руководитель: канд. биол. наук С.П. Капитулец.
Источник финансирования: госбюджет.
Индикация гуморальных антител против белков наружной мембраны патогенных лептоспир, так называемых основных мембранных белков (outer membrane proteins - OMPs), в последние годы стала главным объектом исследования при лептоспирозе. Как уже установлено, эти антигены, представленные в основном липопротеинами, у всех патогенных лептоспир сохраняют высокую консервативность и проявляют повышенную иммунореактивность для всех млекопитающих, что позволяет предлагать их в качестве основных мишеней при диагностике инфекции. Уникальная устойчивость лептоспир к выживанию в природных условиях по сравнению с другими спирохетами и их способность эффективно адаптироваться к изменениям окружающей среды и физиологическим условиям в организме млекопитающих определяется, по-видимому, именно мембрано-ассоциированными белками, которые функционально могут облегчить инвазию и установление болезни.
Современными протеомными технологиями в структуре L. interrogans выявлено до 563 белков, участвующих в метаболизме бактерий в условиях in vivo и in vitro. При этом для 65 из них отмечены индуцированные изменения в уровнях экспрессии, что определяется условиями культивирования лептоспир и стадией развития инфекции в организме хозяина.
Иммунореактивные белки, экспрессирующиеся лептоспирами in vivo, и в первую очередь, наружные мембранные липопротеины (НМЛ), локализованные в клеточной стенке бактерий, очевидно могут служить детерминантами патогенеза при лептоспирозе, поскольку являются главными мишенями для гуморального ответа. Установлено, что некоторые высококонсервативные НМЛ у патогенных лептоспир действуют как основные факторы вирулентности для тканей макроорганизма, отсутствующие у непатогенных видов. На основе информации о геноме L. interrogans предсказано присутствие около 260 мембрано-ассоциированных белков. В настоящее время только немногие из них охарактеризованы, а их биологическая роль установлена, и лишь для 12 разработаны соответствующие технологии, обеспечивающие их идентификацию при анализе.
Цель - изучить особенности развития гуморального иммунного ответа при лептоспирозе посредством выявления основных иммунореактивных лептоспирозных антигенов, преимущественно НМЛ, экспрессирующихся in vivo, методом иммунного блоттинга (ИБ).
Был изучен гуморальный IgМ- и IgG-ответ против патогенных видов L. interrоgans (7 серогрупп) у лабораторных животных (белые беспородные мыши) при экспериментальном лептоспирозе и выявлена экспрессия основных иммунореактивных лептоспирозных антигенов на 7, 14 и 21-й дни инфекции. Дополнительно методом ИБ обследованы 15 сывороток крови пациентов, больных лептоспирозом, с лабораторно и клинически подтвержденными диагнозами и 5 сывороток пациентов с клиническими симптомами, не исключающими данное заболевание, но серологически негативными. В качестве отрицательных контролей использовали сыворотки крови интактных животных (5) и здоровых доноров (4). Антигенные лекарственные средства для ИБ получали из монокультур диагностических штаммов 7 серогрупп L. interrogans и их комбинации.
Показано, что в острой фазе инфекции, независимо от инфицирующей серогруппы, IgМ-ответ определяется, главным образом, лептоспирозными белками с молекулярной массой 14, 25, 32 и 41/42 кДа. В фазе конвалесценции IgG-ответ характеризовался иммунодоминантными белками р32 и p41/42 и иммунореактивностью к высокомолекулярным белкам p58, p62 и p82. Кроме преобладающих иммунодоминантных белков на блотах также выявлялись минорные антигенные полосы, которые включали белки p20, p31, p37, p44 и p45 для IgM-ИБ и p20, p25, p31, p37, p44, p45, p48, p70 и p76 для IgG-ИБ.
По результатам работы можно заключить, что патогенные виды L. interrogans обладают значительным количеством иммунореактивных антигенов, преимущественно белковой природы, с М.м. от 14 до 82 кДа, которые последовательно экспрессируются при патогенезе инфекции и становятся мишенями для гуморального иммунного ответа. Основными иммунодоминантными белками, выявляемыми при лептоспирозе, являются два с М.м. 32 и 41 кДа, известные как наружные мембранные липопротеины LipL32 и LipL41 соответственно. Сыворотки пациентов, больных лептоспирозом, и экспериментально зараженных животных реагировали с LipL32 и LipL41 чаще, чем с любым другим антигеном, как на ранние, так и на поздние сроки инфекции, и не реагировали у здоровых доноров и интактных животных. Учитывая, что и LipL32, и LipL41 характеризуются у L. interrogans высокой консервативностью (98,9 и 97,3% гомологии соответственно) и повышенным уровнем экспрессии при инфекциях, вызванных патогенными лептоспирами, диагностика заболевания, основанная на выявлении этих антигенов в иммунном блоттинге, очевидно, будет наиболее эффективной независимо от сроков и инфицирующей серогруппы возбудителя. Полученные данные уточняют патогенетические аспекты лептоспироза у млекопитающих и человека и способствуют развитию подходов к ранней серодиагностике инфекции.
Область применения: клиническая и лабораторная диагностика.
Рекомендации по использованию: используемый подход представляется полезным инструментом для идентификации иммунодомнантных антигенов, вовлеченных в гуморальный ответ при лептоспирозе, и может облегчить раннюю детекцию патогенных видов L. interrogans путем развития улучшенных диагностических подходов. Понимание биологической роли отдельных наружных мембранных липопротеинов в патогенезе лептоспироза обеспечит прогресс в разработке субъединичных вакцин для специфической профилактики заболевания.
Предложения по сотрудничеству: проведение совместных исследований с заинтересованными.