ФГУН КНИИЭМ, Роспотребнадзора
ГОУ ВПО КГМУ, Росздрава (г. Казань)

Эта статья опубликована сборнике научных трудов "Фундаментальные науки и практика" с материалами Третьей Международной Телеконференции "Проблемы и перспективы современной медицины, биологии и экологии" - Том 1 - №4. - Томск - 2010.

 
Цель данного обзора отразить современное состояние вопроса о роли микробных протеиназ в инфекционной патологии человека.
Протеиназы по современной классификации входят в большую группу ферментов, действующих на пептидные связи белков, и относятся по биохимической классификации к ферментам - пептидо-гидролазам [Диксон М., Уэбб Э., 1966]. В эту группу включены два подкласса: пептидазы и протеиназы. Протеиназы или протеолитические ферменты, разделены на подклассы на основании механизма катализа, строения активного центра или влияния рН среды на активность [Gilbert J. V., Plaut A. G., 1991].
Прежде всего, из микробных протеиназ к факторам вирулентности относят, те внеклеточные протеиназы которые, во-первых, действуют на секреторные и плазменные иммуноглобулины, компоненты межклеточного матрикса,  плазменные компоненты защиты (компоненты комплимента), факторы лимфоцитов (лимфокины, цитокины), эндотелий, активируют компоненты свертывающей системы крови и фибринолиза  и, во-вторых, являются внеклеточными энзимами, секретируемыми патогенными или условно-патогенными микробами, способными вызвать инфекционный процесс [Петровская В. Г., 1984, Mintz C. S., Miller R. D., 1993].
Классическим пример, данных ферментов, представляет собой IgA1-сериновая эндопептидаза (КФ 3.4.21.72). Она впервые была изучена у патогенных видов нейсерий - N. meningitides, N. Gonorrhoeae [Imamura T., Potempa J., Pike Rn, 1995]. Выделены IgA1-протеиназы у палочки Пфейффера (H.influenzae), стрептококков - Streptococcus pneumoniae, Streptococcus sanguis, Streptococcus oralis, Streptococcus mitior, сапрофитирующих в полости рта и глотки [Johannsen D. B., Cannon D. M, 1999, Plaut A.G., Bachovcchin W. W., 1994, Reinholdt J., Kilian M., 1997]. У вида Staphylococcus aureus изучено несколько экзопротеиназ (aureolysin, сериновая протеиназа V8, тиоловые или цистеиновые), которые способны расщеплять широкий круг белков, таких как иммуноглобулины, белки структурных тканей (коллаген,  эластин), а также фибронектин, компоненты комплимента и защитные эндогенные пептиды, образуемые в коже и слизистых [Ruchel R., 1986, Sieprawska L. M., Mydel P., 2004].
IgA-протеазы изучены также у представителей грамотрицательных энтеробактерий рода протея [Senior B. W., Albrechtsen M.,1988]. У клинических изолятов  энтеробактерий рода Proteus spp., выделенных у лиц с инфекцией мочевыводящих путей и дисбиозами кишечника почти 100% штаммов проявляют протеиназную активность. В отличие от бактерий рода Proteus,  продукция IgA-протеаз не обнаружена у видов родов Providencia, Morganella. Некоторые виды клостридий, как возбудители инфекционных заболеваний Cl. septicum, Cl. tertium, Cl sporogenes, так и сапрофитические Cl ramosum, имеющие определенное представительство в микроэкологии кишечника, образуют IgA-протеазы. Протеазы данной специфичности изучены и у патогенных грибов вида Candida tropicalis и условно-патогенных видов грибов рода Candida, а также у уреаплазм - Ureaplasma urealyticum, и некоторых видов бактероидов (B. melaninogeniqus) [Prokesova L., Potuznikova B., Ptempa J., 1995, Kilian M., Reinholdt J., Lomholt H., 1996].
Биологическое значение специфических IgA бактериальных протеиназ обсуждалось в обзорной статье зарубежных авторов, а в обзоре отечественных авторов, рассматривалась и роль данных протеаз в развитии инфекционных процессов, вызванных микроорганизмами продуцентами данных энзимов [McKay D. B., Thayer M. M., 1992, Агапова О. В., Бондаренко В. М., 1998, ].
Из бактериальных внеклеточных металлзависимых протеиназ большое число публикаций в зарубежной литературе посвящено эластазе выделенной из Pseudomonas  aeruginosa [Kon Y., Tsukada H., 1999]. Эластаза синегнойной полочки это Zn-зависимая металлопротеиназа, наряду с экзотоксином А является мощным фактором, определяющим вирулентность данного микроба. Эластаза P. aeruginosa  сильный индуктор воспалительной реакции и обладает широкой субстратной специфичностью: расщепляет, такие белки как, сывороточные и секреторные иммуноглобулины, компоненты системы комплимента, цитокины и ряд плазменных ингибиторов [Anderson R. M., Zimprich C. A., 1999]. Инфекционные процессы, вызванные Pseudomonas  aeruginosa у человека имеют различную топику поражения: орган слуха, органы дыхания, орган зрения (изъязвления роговицы), мозговые оболочки (менингит), кишечник (энтерит), кожа, кости, сердечные клапаны. Синегнойная инфекция - это экзогенная инфекция, тяжелые формы, которой связаны либо с дефектами в системе местного тканевого иммунитета, либо со снижением общей резистентности организма. Продукция эластазы у Pseudomonas  aeruginosa регулируется  4 хромосомными  генами (lasR, lasJ, rhlr, rhlr). Высокие уровни продукции эластазы и фосфолипазы выявлены только у штаммов изолированных из клинического материала (от пациентов с инфекцией дыхательных, мочевых путей и раневой инфекцией) [Петровская В. Г., 1984].
По современным обозрениям очень мало работ, касающихся изучению внеклеточных протеиназ у патогенных представителей семейства энтеробактерий (род Shigella spp, Sallmonella spp.) - возбудителей инвазивных кишечных инфекций человека.
Протеиназы, преимущественно идентифицированные как цистиновые, активно продуцируются  паразитическими простейшими, вызывающими поражение кишечника и мочеполовой системы, такими как Entamoeba hystolytica, Lamblia intestinalis,  Trichomonas vaginalis и гельминтами человека и животных. Протеиназы ответственные за инвазивные свойства гельминтов были выявлены сравнительно недавно и хорошо изучены у нематоды Ancylostoma caninum, паразитирующей в тонком кишечнике человека и вызывающей развитие анкилостомоза, проявляющегося длительной диареей.
У некоторых патогенных и условно-патогенных для человека грибов именно способность к продукции протеиназ определяет их вирулентные свойства и способность к инвазии тканей. Японские исследователи, изучая факторы вирулентности Aspergillus fumigatus, выделили у данного гриба сериновую протеиназу, активно расщепляющую белковые компоненты межклеточного матрикса (коллаген, эластин) легочной ткани и способствующую образованию каверн в легких при аспергиллезе.
Таким образом, изучение данных энзимов у патогенных и условно-патогенных микроорганизмов (бактерий, грибов, простейших) и паразитических гельминтов является в настоящее время актуальным и значимым в медицинской микробиологии, паразитологии и инфекционной патологии.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Агапова О. В., Бондаренко В. М. // Журнал микробиологии эпидемиологии и иммунобиологии.- 1998.- №2. - С.121-125
Диксон М., Уэбб Э. Ферменты. Пер. с англ. Гинодмана Л. М., Левянт   М.И. Под ред. акад. Опарина А.И. – 1966.- М. «Мир»
Петровская В. Г. Генетические основы вирулентности патогенных и условно-патогенных бактерий. //Журнал микробиологии эпидемиологии и иммунобиологии.- 1984.- №7.- С. 77-85.
Anderson R. M., Zimprich C. A., Rust L. //J Bacteriol. – 1999. - 181(20). – Р. 6264-6270.
Gilbert J. V., Plaut A. G., Wright A. //Infect Immun.- 1991.- 59(1). P.7-17.
Imamura T., Potempa J., Pike Rn., Moore J. N., Barton Mh., Travis J.// Infect Immun. - 1995.- 63(12).- Р.4877-4882.
Johannsen D. B., Cannon D. M., Koymen H. O., Cohen M. S., Cannon J. G. //Infect. Immun.- 1999.- 67(6).- Р.3009-3013.
Kilian M., Reinholdt J., Lomholt H., Poulsen K., Frandsen E. V. //APMIS.-1996.- 104(5).- Р. 321-338.
Kon Y., Tsukada H., Hasegawa T., Igarashi K., Wada K., Suzuki E., Arakawa М., Gejyo F. //FEMS Immunol. Med. Microbiol.- 1999.-15.- 25(3).- Р. 313-321.
McKay D. B., Thayer M. M., Flaherty К. М., Pley H., Benvegnu D. //Matrix Suppl.- 1992.-1.-Р.112-115
Mintz C. S., Miller R. D., Gutgsell N. S., Malek T. //Infect Immun.- 1993.- 61(8). – Р.3416-3421.
Plaut A.G., Bachovcchin W. W. //Metods. Enzymol.- 1994.- 244. –Р.137-151.
Prokesova L., Potuznikova B., Ptempa J., Zikan J., Radl J., Porwit B. Z., John C . //Adv. Exp. Med. Biol.- 1995.- 371A. – Р. 613-616.
Reinholdt J., Kilian M. //Infect. Immun.- 1997.- 65(11). – Р. 4452-4459.
Reinholdt J., Tomana M., Mortensen S. B., Kilian M. //Infect. Immun.- 1990.- 58(5).-Р.1186-1194.
Senior B. W., Albrechtsen M., Kerr M. A. //J. Med. Microbiol.- 1987.- 24(2).-Р.175-180.
Sieprawska L. M., Mydel P., Krawczyk K., et al. //Antimicrob Agents Chemother.- 2004.- Vol. 48(12).- P. 4673-4679