Респираторно-синцитиальный вирус отличается от вируса гриппа тем, что вызывает более широкую позитивную регуляцию клеточных рецепторов адгезии, включая CEACAM-1 и ICAM-1, в конечном итоге приводящую к бактериальной суперинфекции [43]. В то же время вирус кори снижает риск присоединения стрептококковых бактерий, что лишний раз доказывает наличие у каждого вируса свойственного только ему механизма изменения клеточных мембран пораженных клеток [42], а также предпочтительного ассоцианта среди бактерий.
Помимо взаимодействий с эпителиальными клетками возбудители респираторной вируснобактериальной инфекции оказывают влияние и на клетки иммунной системы. К примеру, заражение вирусом гриппа приводит к такому изменению сигнальных путей TLR4 и TLR5, которое нарушает аттракцию нейтрофилов, создавая условия для внедрения в эпителий S. pneumonia и P. aeruginosa [35]. Взаимодействие между интерферонами I типа и наличие NOD1/NOD2 сигналов приводит к распознаванию бактерий, но далеко не всегда оказывает благоприятное воздействие на вирусинфицированный организм [44].
Следует также уделить внимание взаимодействию вирусов и Moraxella catarrhalis. Хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ) в тех случаях, когда в ее этиологии ведущая роль принадлежит Moraxella catarrhalis, принимает более тяжелое течение и осложняется большей выраженностью симптомов дыхательной недостаточности, если происходит коинфицирование вирусами. Условия для такого коинфицирования создаются самой М. catarrhalis, которая обладает способностью ингибировать экспрессию транскрипционного фактора р53, что, в свою очередь, приводит к подавлению в эпителиальных клетках бронхов экспрессии гена TLR3 -- Toll-подобного эндосомального рецептора, воспринимающего внутриклеточные сигналы от вирусных нуклеиновых кислот с последующей стимуляцией клеточной секреции ИФНР и ИФНХ, а также хемокинов. На примере риновируса типа 1A было показано, что это приводит к резкому уменьшению защиты эпителиальных клеток бронхов против вирусных атак и значительно повышает их восприимчивость к коинфицированию [45].
Канцерогенный эффект вирусно-бактериальных коинфекций
Канцерогенный эффект вирусно-бактериальных коинфекций вызывает особенно большую обеспокоенность. Дело в том, что экспрессия генов целого ряда вирусов, включая возбудителей саркомы Капоши (герпесвирус KSHV), вирус Эпштейна-Барр (EBV) и вирус иммунодефицита человека (ВИЧ), как известно, регулируется эпигеномными изменениями, вызванными бактериями. Названные вирусы вызывают латентную инфекцию при внедрении в клетки хозяина, а встроенный в геном клетки провирус может быть активирован бактериальными продуктами. В результате бактериально-вирусные взаимодействия могут играть роль в индукции саркомы Капоши, рака желудка, рака головы и шеи. В связи с этим важно учитывать эффекты коинфицирующих бактериальных возбудителей при изучении вирусных заболеваний в естественных условиях [46].
Так, саркома Капоши вызывается вирусом герпеса 8-го типа (ВГЧ-8), а провирус ВГЧ-8, находящийся в составе генома эндотелиальных клеток, экспрессируется в случае эпигеномного перепрограммирования вследствие гиперметилирования промоторов этого провируса [47], при этом само эпигеномное перепрограммирование индуцируется бактериями ротовой полости. Одна из таких бактерий -- Porphyromonas gingivalis -- пародонтопатогенный микроорганизм класса Bacteroidetes, к патогенетическим факторам которого относятся липополисахариды, гингипаины, короткоцепочечные жирные кислоты. Последние как раз и служат теми продуктами P. gingivalis, которые приводят к ацетилированию гистонов, активации промотора гена ВГЧ-8 и запуску онкогенеза [48, 49]. Этому процессу могут содействовать и другие бактерии ротовой полости, в частности Fusobacterium nucleatum [46].
Интересно, что P. gingivalis может быть причастен к метилированию еще одного гена, отвечающего за синтез белка ZEBRA (BamHI-Z), который контролирует реактивацию латентного вируса Эпштейна-Барр (ЭБВ) [50, 51]. При дефиците этого белка активируется провирус ЭБВ, а последствия этого процесса заключаются в подавлении репликации вирионов на фоне высокой активности провируса, что приводит к индукции опухоли -- раку желудка (рис. 2).
Рис. 2. Канцерогенный эффект бактериально-вирусной ассоциации
Fig. 2. Carcinogenic effect of bacterial-viral association
До недавнего времени считалось, что к основным механизмам, связанным с развитием рака желудка, причастны два возбудителя -- Helicobacter pylori и вирус Эпштейна-Барр [52]. При этом рак желудка может быть индуцирован каждым из этих патогенов по отдельности, но в присутствии обоих агентов риск малигнизации возрастает [53].
В основе опухолевой трансформации, индуцированной воздействием Helicobacter pylori, лежит способность этих бактерий через стимуляцию продукции оксида азота макрофагами вызывать гиперметилирование одного из опухолесупрессорных генов (Runx3), которое коррелирует с возрастом и локализацией процесса [54, 55]. Кроме того, с участием Helicobacter pylori осуществляется гиперметилирование гена Е-кадгерина (ODH1) [56]. Поскольку Е-кадгерин является трансмембранной адгезивной молекулой, его утрата придает опухолевым клеткам инвазивность и склонность к метастазированию [57].
ЭБВ-индуцированная опухолевая трасформация тесно связана с латентным течением инфекционного процесса, поскольку латентный ЭБВ высоко метилирован. Активация ЭБВ сопряжена с распространением процесса метилирования на те же гены, что описаны для канцерогенного эффекта Helicobacter pylori [58, 59]. В то же время выше было показано, что активация ЭБВ тесно связана с дефицитом белка ZEBRA, обусловленным влиянием P. gingivalis. В настоящее время накоплено достаточное число доказательств того, что комбинация всех трех патогенов -- Helicobacter pylori, Porphyromonas gingivalis, вируса Эпштейна-Барр -- создает очень высокий риск развития рака желудка [46, 52, 53].
Бактерии как коинфицирующие агенты при ВИЧ-инфекции
Наиболее яркие примеры бактериально-вирусных взаимоотношений связаны с ВИЧ-инфекцией. Основной причиной смерти среди людей с ВИЧ-инфекцией во всем мире является туберкулез [60]. Ассоциация ВИЧ с микобактериями туберкулеза сопряжена со значительными системными сдвигами в иммунной системе, вызываемыми обоими микроорганизмами.
Дело в том, что в качестве мишеней ВИЧ и микобактерий туберкулеза человека выступает одна та же клетка -- макрофаг. Последний в зависимости от фенотипа -- воспалительного или резидентного -- может либо индуцировать воспалительные реакции, либо подавлять их, а поскольку в органах обычно преобладают резидентные макрофаги, то регуляция иммунного ответа с их участием в отсутствие других стимулов осуществляется в виде ограничения воспалительных реакций [61]. Внутриклеточное инфицирование Mycobacterium tuberculosis вызывает апоптоз макрофагов, а также способствует их повреждению с участием Т-хелперов 1-го типа (CD4+), что ограничивает развитие туберкулезной инфекции. В условиях ВИЧ-инфекции, с одной стороны, нарастающий дефицит CD4+ Т-клеток препятствует элиминации инфицированных макрофагов, а с другой стороны, создает условия для одновременной атаки этих клеток двумя возбудителями -- ВИЧ и Mycobacterium tuberculosis [62, 63]. ВИЧ не оказывает цитопатического воздействия на макрофаг, но приводит к метаболическим нарушениям, следствием которых является подавление синтеза ИЛ-10 -- цитокина, контролирующего развитие воспалительной реакции. На этом фоне наличие в организме еще и Mycobacterium tuberculosis как источника стимулирующих сигналов через TLR4 приводит к усилению репликации ВИЧ, способствует нарастанию его изменчивости, а также резкому усилению воспалительного ответа на патогены с переходом в активный туберкулезный процесс [64]. В результате коинфекция обеспечивает взаимные преимущества обоих патогенов, при этом ВИЧ изменяет течение микобактериальной инфекции и существенно увеличивает риск активного туберкулеза, а Mycobacterium tuberculosis увеличивает уровень репликации ВИЧ, его распространение и генетическое разнообразие.
Что касается других менее часто встречающихся ВИЧ-бактериальных ассоциаций, то их причина также кроется в иммуносупресссорных эффектах ВИЧ, особенно когда число CD4+ клеток падает ниже 200/мкл [65--67]. В эру антиретровирусной терапии на смену оппортунистическим инфекциям вирусной, грибковой или протозойной природы, служащих основной причиной летальных исходов, пришли инвазивные бактериальные коинфекции, то есть инфекции, при которых патоген распространяется гематогенным путем [68, 69]. В США, например, в настоящее время от инвазивных бактериальных инфекций погибает около 15% больных ВИЧ- инфекцией [69].
Многие исследователи в качестве фактора риска развития инвазивной бактериальной инфекции считают колонизацию ВИЧ-инфицированных пациентов метициллинрезистентным Staphylococcus aureus [70]. Во всяком случае, частота встречаемости метициллинрезистентного стафилококка у ВИЧ-позитивных пациентов в 18 раз выше, чем в общей популяции населения. Факторами риска развития инвазивной бактериальной инфекции, вызванной метициллинрезистентным стафилококком, служат недавний прием Р-лак- тамных антибиотиков, использование внутривенных наркотиков, поведение высокого сексуального риска, ослабление иммунного статуса, отсутствие триметоприм-сульфаметоксазол профилактики [71].
К бактериальным возбудителям инвазивных бактериальных инфекций, помимо S. aureus, относятся Streptococcus pneumoniae, нетифоидные штаммы Salmonella enterica, Escherichia coli [72], а ВИЧ-инфекция становится основным фактором риска инвазивных бактериальных инфекций с летальным исходом, особенно когда речь идет о таких бактериальных возбудителях, как нетифоидные сальмонеллы или пневмококк [66]. В тропических странах ассоциантами ВИЧ бактериальной природы нередко выступают паразитирующие в макрофагах бруцеллы (Brucella spp.) и возбудители мелиоидоза (Burkholderia pseudomallei) [73].
Перспективы борьбы с бактериально-вирусным коинфицированием
Современные меры борьбы с вирусно-бактериальными коинфекциями и их осложнениями, прежде всего, строятся на проведении вакцинации. Так, специфическая профилактика с использованием гриппозной вакцины на 44% сокращает развитие внебольничных пневмоний. Интересно, что применение ассоциированной гриппозной/ пневмококковой вакцины не сокращало частоту развития бактериальной суперинфекции, а использование только пневмококковой вакцины не давало подобного эффекта вообще [74].
В предотвращении бактериальной суперинфекции на фоне ОРВИ определенный успех приносит эффективное лечение вирусной инфекции. При лечении гриппа А и В -- это ингибиторы нейраминидазы, например, озелтамивир (тамифлю) примерно на 44% снижает вероятность коинфицирования [75].
Аналогичные результаты были получены при использовании респираторно-синцитиальной вирусной вакцины [76], а также препарата гуманизированных моноклональных антител ^ШК (паливизумаб), ингибирующих и нейтрализующих белки слияния этого вируса подтипов А и В, а также более эффективного препарата подобного действия -- мотавизумаба [77].
Однако необходимость введения новых модифицированных терапевтических подходов, учитывающих наличие коинфицирующих агентов, в настоящее время сомнений не вызывает.
По мнению N. Как е1: а1. [78], для устранения трудностей в лечении полимикробных инфекций с участием бактерий может использоваться ряд стратегий. Можно применять комбинированные вакцины против двух или более коинфицирующих микробов. Следующий подход должен предусматривать разумное использование комбинаций противомикробных препаратов. Третий подход заключается в использовании лактобактерий для профилактики бактериальных коинфекций, поскольку исследования показали, что регулярное пероральное употребление пробиотиков из лактобактерий может уменьшить колонизацию S. aureus даже верхних дыхательных путей.
Главное противоречие таких тактических подходов к лечению заключается в резком увеличении устойчивости к антибиотикам бактериальных изолятов, которое приводит к значительному уменьшению терапевтического арсенала [3]. При этом разработка новых антибиотиков не приводит к улучшению ситуации [79], поскольку врачи сталкиваются с угрозой распространения чрезвычайно устойчивых штаммов [80].
Экспериментальные модели последних лет позволили оценить перспективы новых лекарственных препаратов для борьбы с «суперустойчивостью». При этом грамотрицательные бактерии вызывают особую обеспокоенность, именно на них были протестированы новые терапевтические подходы на модели пневмонии, вызванной P. aeruginosa. В частности, интенсивно изучается возможность использовать ингибирование P. aeruginosa через ферментативный гидролиз с участием лактоназ ацилгомосерин-лактонов, причастных к вирулентности и формированию биопленки этими бактериями. Животные модели острой пневмонии показали многообещающие результаты в этой области. Недавно было продемонстрировано сокращение смертности крыс при аэрогенном введении рекомбинантных лак- тоназ [81], а также при использовании бактериофагов (вирусов бактерий) [12].
Каждая такая разработка сталкивается с огромным числом проблем. Например, обязательным свойством терапевтических фагов должно быть свойство убивать бактерии при неспособности к их лизогенизации (встраиванию в генетический аппарат с передачей бактериям новых нежелательных свойств). В связи с этим получение неревертирующих вирулентных мутантов умеренных фагов может существенно увеличить число лечебных фагов, что требует постоянного совершенствования и так довольно сложных генетических технологий [82].
В современной бактериологии появляются некоторые направления, которые находятся только на начальном этапе разработки и пока вызывают довольно большие сомнения с позиций применения в медицине. Так, существуют бактерии-хищники, например, вид Bdellovibrio bacteriovorus [83]. Эти грамотрицательные микроорганизмы привлекли внимание ученых благодаря способности сдерживать рост бактериальных популяций без использования антибиотиков [84]. Bdellovibrio bacteriovorus -- рекордсмен по скорости движения среди прокариот. Благодаря быстрому передвижению эта бактерия сталкивается с другими микроорганизмами, пробивает их клеточную стенку и использует АТФ своей жертвы [85]. Хищные бактерии, и B. bacteriovo- rus в их числе, входят в арсенал возможных средств против патогенов, обладающих множественной устойчивостью к антибиотикам. Описаны штаммы этих бактерий (109J, HD100), не являющиеся цитотоксичными, не вызывающие существенного увеличения выработки провоспалительных цитокинов [2] и являющиеся весьма перспективными для изучения с позиций их клинического значения.