sIgA-protease activity of microorganisms isolated from the prostate secretion

Full Text

Введение

Условно-патогенные бактерии, стремясь выжить в условиях биотопа, реализуют свои персистентные свойства, благодаря которым приобретают способность противостоять факторам естественной резистентности макроорганизма [3]. sIgA-протеазная активность – один из факторов персистенции, обеспечивающих толерантность микроорганизмов к действию секреторного иммуноглобулина IgA.

Секреторный иммуноглобулин А обладает выраженным протективным эффектом в отношении микроорганизмов и противостоит микробной колонизации биотопов макроорганизма. Несмотря на то, что секреторный компонент предохраняет sIgA от разрушения микробными протеазами, многие микроорганизмы способны его деградировать, супрессируя, тем самым, локальный иммунитет.

У микроорганизмов, выделенных из секрета простаты при ХБП, изучен широкий спектр факторов патогенности и персистенции [6, 7], однако данные о способности этих микроорганизмов инактивировать секреторный IgA малочисленны и противоречивы.

Цель исследования – охарактеризовать способность бактерий разной таксономической принадлежности, выделенных из секрета простаты, инактивировать секреторный IgA.

Материалы и методы

В работе были исследованы 122 штамма восьми видов микроорганизмов (E. coli (16 шт.), K. pneumoniae (4 шт.), M. morganii (4 шт.), S. aureus (16 шт.), S. haemolyticus (34 шт.), S. epidermidis (20 шт.), S. warneri (6 шт.), E. faecalis (22 шт.)), выделенных из секрета простаты мужчин больных хроническим бактериальным простатитом (ХБП) и здоровых мужчин. Видовую принадлежность микроорганизмов оценивали с помощью масс-спектрометра MALDI-TOF серии Microflex (Bruker Daltonics, Германия).

sIgА-протеазную активность микроорганизмов определяли иммуноферментным методом по [4] с использованием набора «IgА секреторный – ИФА-БЕСТ». Оптическую плотность опытной и контрольной проб измеряли на фотометре STAT FAX 2100 при ë 492 нм. sIgA-протеазную активность рассчитывали как отношение разности концентрации иммуноглобулина А в контроле и опыте к контрольной концентрации иммуноглобулина А и выражали в процентах.

Статистический анализ результатов проводился с помощью пакета программ Microsoft Excel 2007. Значимость различий средних величин показателей оценивали с помощью методов вариационной статистики (t-критерий Стьюдента). Статистически значимыми отличия считали при p < 0,05.

Результаты и обсуждение

При бактериологическом исследовании секрета простаты стафилококки разных видов выделяли в 62,3% случаев, E. faecalis – в 18% случаев, а E. coli и другие энтеробактерии – в 19,7%. При ХБП были идентифицированы микроорганизмы восьми видов – E. coli, K. pneumoniae, M. morganii S. aureus, S. haemolyticus, S. epidermidis, S. warneri, E. faecalis, а из секрета простаты здоровых мужчин – 6 видов, M. morganii и S. warneri выделены не были.

Анализ частоты встречаемости sIgA-протеазной активности у изученных штаммов бактерий показал широкое распространение данного признака среди выделенных микроорганизмов. Так, абсолютно все выделенные штаммы энтеробактерий и энтерококков характеризовались способностью инактивировать sIgA. Среди стафилококков данный маркер персистенции был выявлен у всех изолятов S. haemolyticus, 66,7% – S. warneri, 70% – S. epidermidis и только у 25% штаммов S. aureus.

Максимальный уровень sIgA-протеазной активности был выявлен у изолятов E. faecalis (22,1±0,4%), а минимальный – у S. aureus (2,1±0,1%). У энтеробактерий выраженность данного признака колебалась в диапазоне от 8,7±0,2% у E. coli до 13,7±0,1% у K. pneumoniae. У коагулазоотрицательных стафилококков уровень sIgA-протеазной активности уменьшался в ряду: S. epidermidis (15,8±0,1%) → S. warneri (8,4±0,2%) → S. haemolyticus (4,5±0,2%).

Сравнительный анализ частоты встречаемости и уровня выраженности sIgA-протеазной активности штаммов, выделенных от больных хроническим бактериальным простатитом и здоровых мужчин, показал, что экспрессивность исследуемого свойства была существенно (p < 0,01) выше у штаммов, выделенных при патологии.

У изолятов E. coli и K. pneumoniae, выделенных при патологии, выраженность sIgA-протеазной активности была выше на 16 и 27% и составила 9,5±0,3% и 15,8±0,2% против 8,0±0,1% и 11,6±0,1% соответственно. Среди грамположительных кокков разница экспрессии признака была отмечена от 23% у S. epidermidis до 45% у штаммов S. haemolyticus. При этом выраженность sIgA-протеазной активности штаммов, выделенных при ХБП, составила у E. faecalis – 24,9±0,3%, у S. epidermidis – 17,9±0,4%, у S. haemolyticus – 5,8±0,15% и у S. aureus – 2,1±0,05%; у изолятов от здоровых мужчин – E. faecalis – 19,1±0,5%, у S. epidermidis – 13,7±0,1%, у S. haemolyticus – 3,2±0,2%, а штаммы S. aureus не проявляли способности к инактивации секреторного иммуноглобулина А (рис. 1).

 

Рисунок 1. Уровни sIgA-протеазной активности микроорганизмов, выделенных из секрета простаты у больных ХБП и здоровых мужчин

Примечание. * – p < 0,01; ** – p < 0,001.

Figure 1. sIgA-protease activity of microorganisms isolated from prostate secretions in CBP and from healthy men

Note. *, p < 0.01; **, p < 0.001.

 

Заключение

Известно, что многие патогенные и потенциально патогенные бактерии могут проявлять антииммуноглобулиновую активность, то есть инактивировать иммуноглобулины (антитела), что позволяет им выживать в макроорганизме при контакте с этими гуморальными эффекторами иммунитета [3]. Один из механизмов антииммуноглобулиной активности бактерий связан с их способностью секретировать во внешнюю среду специфические протеолитические ферменты – sIgA-протеазы, расщепляющие аминокислотную цепь á1 у IgA1 в области дупликации.

В нашем исследовании установлена относительно широкая распространенность sIgA-протеазной активности у микроорганизмов разных видов, выделенных из секрета предстательной железы у больных ХБП и здоровых мужчин. К наиболее активным продуцентам sIgA-протеаз следует отнести штаммы E. faecalis, все проявлявшие данный признак, причем с самой высокой его экспрессией. Все выделенные клинические изоляты энтеробактерий также обладали sIgA-протеазной активностью, но ее уровень был в 1,6-2,5 раза ниже, чем у энтерококков. Максимальную степень внутриродовой (межвидовой) вариабельности по частоте встречаемости и уровню выраженности sIgA-протеазной активности демонстрировали штаммы стафилококков. При этом продуцентами sIgA-протеаз являлись все изоляты S. haemolyticus и только 25% штаммов S. aureus, у которых, кроме того, наблюдался самый низкий уровень выраженности данного признака. Полученные результаты, с одной стороны, указывают на наличие у микроорганизмов, персистирующих в предстательной железе у больных ХБП, механизмов защиты от такого эффектора гуморального иммунитета, как sIgA, с другой стороны, объясняют снижение уровня sIgA в секрете простаты, которое регистрируется у пациентов с указанной патологией [5].

Не менее интересны результаты, указывающие на то, что бактерии, выделенные при ХБП, обладают достоверно более выраженной способностью к инактивации секреторного иммуноглобулина А по сравнению со штаммами микроорганизмов той же видовой принадлежности, изолированными от здоровых мужчин. Выявленные нами значимые различия в экспрессии sIgA-протеазной активности у штаммов бактерий, выделенных от больных хроническим бактериальным простатитом и здоровых мужчин, согласуются с результатами ранее проведенных исследований. Так, коллективом авторов с использованием метода радиальной иммунодиффузии в геле показано, что у стафилококков, выделенных из эякулята у больных с ХБП, антииммуноглобулиновая активность была существенно выше, чем у штаммов, изолированных из спермы здоровых мужчин [2].

Безусловно, следует согласиться с мнением авторов, считающих, что показатели местного иммунитета, в том числе концентрация sIgA в эякуляте и/или секрете простаты, могут служить информативными критериями для диагностики хронического простатита [1]. Однако в этом случае необходимо учитывать, что при бактериальном варианте данной патологии на уровень иммуноглобулинов в указанных биосредах могут существенное влияние оказывать метаболические особенности вегетирующих в урогенитальном тракте микроорганизмов, в частности наличие у них способности продуцировать и секретировать во внеклеточное пространство sIgA-протеазы.

Очевидно, высокий уровень экспрессии sIgA-протеазной активности у персистирующих штаммов бактерий, выделенных при ХБП, необходим для их выживания в условиях действия секреторного иммуноглобулина A. В то же время продукция бактериями метаболитов, инактивирующих факторы противоинфекционной резистентности, может приводить к развитию местного иммунодефицита с последующим формированием хронического воспалительного процесса в предстательной железе, что влечет за собой морфо-функциональные дегенеративные изменения в ткани данного органа.

В этом смысле дальнейшее изучение у больных ХБП иммуностатуса предстательной железы и персистентного потенциала бактерий, колонизирующих простату, позволит разработать новые иммунологические и микробиологические маркеры данной патологии, которые могут быть использованы как при ее диагностике, так и для оценки эффективности ее лечения.

About the authors

Olga A. Pashinina

Institute of Cellular and Intracellular Symbiosis, Orenburg Federal Research Center, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: olga25mikro@mail.ru

PhD (Biology), Senior Research Associate, Laboratory of Microbial Persistence and Symbiosis, Institute of Cellular and Intracellular Symbiosis, Orenburg Federal Research Center, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Russian Federation, Orenburg

O. L. Kartashova

Institute of Cellular and Intracellular Symbiosis, Orenburg Federal Research Center, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: labpersist@mail.ru

PhD, MD (Biology), Associate Professor, Leading Research Associate, Laboratory of Microbial Persistence and Symbiosis, Institute of Cellular and Intracellular Symbiosis, Orenburg Federal Research Center, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Russian Federation, Orenburg

T. M. Pashkova

Institute of Cellular and Intracellular Symbiosis, Orenburg Federal Research Center, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: labpersist@mail.ru

PhD, MD (Biology), Leading Research Associate, Laboratory of Microbial Persistence and Symbiosis, Institute of Cellular and Intracellular Symbiosis, Orenburg Federal Research Center, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Russian Federation, Orenburg

V. A. Gritsenko

Institute of Cellular and Intracellular Symbiosis, Orenburg Federal Research Center, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: vag59@mail.ru

PhD, MD (Medicine), Professor, Chief Research Associate, Institute of Cellular and Intracellular Symbiosis, Orenburg Federal Research Center, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Russian Federation, Orenburg

References

Supplementary files