СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ ЭВОЛЮЦИИ ПСЕВДОМОНОДОЗОВ М.С. Сыздыков, А.Н. Кузнецов, Б.А. Китаров, С.К. Нурсултанов (Алматы)

В медицинской литературе имеются описания сапа (этиологический агент – Burkholderia mallei), мелиоидоза (Burkholderia pseudomallei) и синегнойной инфекции (Pseudomonas aeruginosa), которая обычно описывается в рамках госпитальной инфекции. В то же время в последние годы участились сообщения о заболеваниях людей, вызываемых другими бактериями, относящимися к семейству Pseudomonadaceae (роды Pseudomonas, Burkholderia, Ralstonia, Xanthomonas и др.) – псевдомонодозах. Первой попыткой обобщения этих находок явилась монография В.Д. Белякова, Л.А. Ряписа и В.И. Илюхина (1990) Псевдомонады и псевдомонозы [56].

В Казахстане впервые анализ клинико- эпидемиологических характеристик псевдомонодозов (устаревшее название – необычные псевдомонозы) был выполнен нами (А.Н. Кузнецов, А.С.Тихонова, Г.Д. Жумагалиева, 1997) [59]. С тех пор произошло накопление значительного фактического материала, касающегося генетики, происхождения, экологии, факторов вирулентности, антибиотикорезистентности патогенных псевдомонад; изменилась таксономия данного семейства (включая представителей таких старых видов, как возбудители сапа и мелиоидоза, относившихся до 1992 года к роду Pseudomonas) [11, 55].

В эпидемиологической теории появилась возможность новых подходов к объяснению механизмов развития эпидемического процесса при инфекциях, вызываемых отдельными псевдомонадами. Анализ же фактического материала по этой группе инфекций способствует обоснованию и развитию нового теоретического направления в эпидемологии, связанного с проблемой фитонозов – заболеваний, общих для растений и животных, включая человека.

Филогенез псевдомонодозов Несмотря на то, что возбудители псевдомонодозов описаны уже давно (например, Pseudomonas/Burkholderia cepacia была впервые описана в 1950 году Уолтером Бурхольдером как возбудитель бактериального гниения лука [8]), до сих пор нет единого мнения о таксономическом положении данной группы бактерий. До 1992 года согласно руководству Bergey [3] псевдомонады входили в раздел 4 (грамотрицательные аэробные палочки и кокки), состоящий из синапсиса 8 различных семейств ( Pseudomonadaceae, Azotobacteriaceae, Rhizobiaceae, Metylococcaceae, Halobacteriaceae, Acetobacteriaceae, Legionellaceae, Neisseriaceae ).

С тех пор как было принято родовое наименование, таксономия рода Burkholderia претерпела значительные изменения и в настоящее время включает 22 вида: B. cepacia (типовой вид), B. caryophylli, B. mallei, B. pseudomallei, B. gladioli, B. plantarii, B. glumae, B. vietnamiensis (B. cepacia, genomvar V), B. andropogonis, B. multivorans (B. cepacia, genomvar II), B. glathei, B. pyrrocinia, B. thailandensis, B. graminis, B. phenazinium, B. caribiensis, B. kururiensis, B. ubonensis, B. caledonica, B. fungorum, B. stabilis (B. cepacia, genomvar IV), B. ambifaria (B. cepacia, genomvar VII) [1, 7, 12 и другие].

Продолжающиеся исследования генома псевдомонад показали их родство с другими бактериями типа Proteobacteria, в частности, α- субкласса – внутриклеточными паразитами клеток растений и животных, включая человека (например, Brucella spp.), а также агробактериями [4, 36, 41, 54, 50]. Установлено, что у псевдомонад (в частности, Ralstonia solanacearum) отмечается тесное взаимодействие на уровне генома со всеми важнейшими группами грамотрицательных бактерий за счёт обмена эффекторными протеинами, кодирующими hrp-гены [4]. Многие гены псевдомонад являются копиями таковых патогенов человека (Helicobacter pylori, Brucella abortus, Brucella melitensis, Brucella suis) [4].

Экология псевдомонад и происхождение псевдомонодозов Известно, что у возбудителей инфекционных болезней человека выделяют главную, дополнительную и случайную среду обитания [57]. Главная среда обитания – это та, без которой микроорганизм не может существовать как биологический вид. Дополнительная среда обитания способствует сохранению возбудителя как биологического вида. Случайная среда обитания – это такая среда, в которой микроорганизм может временно находиться и даже размножаться. Однако она не имеет значения в поддержании его как биологического вида.

В последние годы стало известно, что заболевания у человека способны вызывать микроорганизмы, обитающие в организме растений (прежде всего, представители семейства Pseudomonadaceae, а также некоторые виды рода Erwinia семейства Enterobacteriaceae). Ряд авторов (В.Д. Беляков, Л.А. Ряпис, В.И. Илюхин, 1990; F.D. van der Riet, 1997 [51, 56] предлагает определить эти заболевания как фитонозы. Организм человека для данных возбудителей представляет случайную, реже дополнительную, среду обитания.

В.Д. Беляковым и соавт. (1990) была выдвинута гипотеза об эволюционном развитии псевдомонад в виде последовательного ряда от облигатных сапрофитов к случайным (ложным) паразитам, факультативным и облигатным паразитам животных и растений. Облигатные сапрофиты (P. sacharophilia, P. flava и др.) не обладают факторами, которые способствуют колонизации теплокровных или растений. Отдельные виды псевдомонад способны к жизнедеятельности в организме растений (фитопатогены).

На биомолекулярном уровне организации жизни зоо- и фитопатогенность можно объяснить наличием у различных видов теплокровных и растений сходства в обмене веществ и структуре тканей, которые способен атаковать микроорганизм [56]. На стадии адгезии и инвазии проявление возбудителем полипатогенности может быть обусловлено сходством структуры основных поверхностных биополимероврастений и животных. Так, на основании анализа генетических последовательностей обнаружены сходные механизмы вирулентности у фитопатогенов и внутриклеточных паразитов теплокровных (Brucella spp). [35]

Кроме того, некоторые трофические ферменты микроорганизмов с сапрофитическим способом существования могут выступать в качестве факторов патогенности и выполнять деструктивную и (или) токсическую функции при воздействии на ткани как теплокровных, так и растений. Так, по данным M.A. van Sluys et al. (2002) [52] у представителей семейства Pseudomonadaceae ( Xanthomonas campestris pv campestris, Xanthomonas axonopodis pv citri, Ralstonia solanacearum ), а также других фитопатогенов, не относящихся к данному семейству, обнаружены гемолизины, гемагглютинины, адгезины, описанные у возбудителей болезней млекопитающих.

Вторым важным фактором патогенности, общим для псевдомонад, способных паразитировать на широком круге хозяев, является экзополисахарид [54, 56]. Этот биологический полимер выполняет у них функцию защиты от неблагоприятных факторов внешней среды, системы защиты растений (фитоалектинов, лектинов) и иммунной системы млекопитающих, а также антибиотиков. К последним псевдомонады проявляют природную (генетически детерминированную) устойчивость. Так, по данным N. Esiobu et al. (2002) [15] у штаммов родов Pseudomonas и Burkholderia, выделенных из почвы и воды сточной канавы молочной фермы, озера близ больницы и сада возле жилого дома отмечалась обусловленная r-плазмидой полиантибиотикорезистентность (77, 75 и 70%, соответственно).

Способствуют сохранению патогенных псевдомонад в условиях стационара их устойчивость к неблагоприятным воздействиям различных химических соединений и способность длительно выживать в абиотических объектах окружающей среды. Так, Ralstonia pickettii PKO1 показала высокую способность адаптироваться к токсическому стрессу, обусловленному толуеном и трихлорэтиленом, за счёт биодеградации данных соединений [40].

Таким образом, представители фитопатогенного семейства Pseudomonadaceae обладают достаточным потенциалом для того, чтобы вызывать различной тяжести заболевания у теплокровных животных и человека, в том числе и со смертельным исходом. Генетически детерминированная полиантибиотикорезистентность псевдомонад, способность длительно сохраняться в окружающей среде, в том числе и при воздействии различных химических соединений, выживание эпидемических штаммов в почве и растениях [22] характеризует эти микроорганизмы как идеальные госпитальные патогены.

Экология псевдомонад медицинского значения и эволюция псевдомонодозов Впервые эндокардит, обусловленный B. cepacia, был описан в 1950-х годах. С этого времени микроорганизм обусловил развитие многочисленных катетер-ассоциированных инфекций мочевыводящих путей, раневых инфекций и бактериемий, связанных с катетеризацией центральных венозных сосудов. В 1971 году он был идентифицирован как причинный агент ножной гнили в группах военнослужащих, совершавших тренировочные походы по болотам северной Флориды (США); также он был выделен в группах, проходивших службу в дельте Меконга (Вьетнам) [48].

В то время как роль B. cepacia в патологии человека возрастала, этот микроорганизм оказался привлекательным для сельскохозяйственной индустрии как возможный агент биологического контроля. Данный микроорганизм использовали для биодеградации устойчивых хлорсодержащих ароматических соединений (токсических компонентов некоторых устойчивых пестицидов и гербицидов), которые он использовал в качестве источников углерода и энергии [6, 10, 19, 23, 26, 34, 44].

B. cepacia также проявляла антагонизм и подавляла размножение многих почвенных патогенов растений, в частности, ингибировала прорастание спор грибов рода Alternaria, вызывавших заболевания персиков, бобов, горошка и других растений. Также данный микроорганизм предупреждал развитие заболеваний растений, обусловленных Phytium и Rhizoctonia solanii. Для предупреждения гибковых заболеваний растений B. cepacia рассеивалась в окружающей среде как дружественная альтернатива токсичным фунгицидам, которые зачастую не разрушались в природе [6, 10, 26].

Alison Holmes et al. (1998) подчёркивают, что нет убедительных доказательств фенотипических и генотипических различий между безопасными ризосферными штаммами B. cepacia и эпидемическими штаммами, выделенными от больных [22]. Данные молекулярной эпидемиологии и филогенетические исследования показывают, что высоко контагиозные штаммы появляются случайно, что данный микроорганизм проявляет высокую способность к мутациям и адаптации, что обусловлено большим комплексным геномом, разделённым на независимые хромосомы [22].

Для приблизительной оценки распространённости патогенных псевдомонад (за исключением синегнойной палочки) в госпитальных условиях нами были обследованы 48 образцов крови больных госпитальным сепсисом, находившихся на стационарном лечении в медицинских учреждениях Костанайской и Алматинской области.

Но эпидемическое значение псевдомонад не ограничивается развитием спорадической заболеваемости и ограниченных вспышек внутрибольничных псевдомонодозов. Показано, что высоковирулентные штаммы B. cepacia способны выживать внутриклеточно, приобретая гены от B. pseudomallei, близкородственной псевдомонады. Известно, что B. pseudomallei, также как и B. cepacia, является почвенным патогеном, но в отличие от последней, способна вызывать мелиоидоз – жизнеугрожающее тропическое заболевание с широким спектром клинических проявлений, включая приводящий к смерти сепсис, встречающееся преимущественно в странах Юго- Восточной Азии.

Таким образом, на современном этапе идёт эволюция представителей семейства Pseudomonadaceae в сторону увеличения их вирулентности с формированием эпидемических штаммов. Так, нами ранее описан случай кишечной инфекции у ребёнка в Актюбинской области, обусловленный Pseudomonas solanacearum, фитопатогеном, ранее считавшимся непатогенным для человека [59]. Псевдомонады могут длительно сохраняться в абиотических объектах окружающей среды, в том числе в почве, в связи с чем возникает проблема гигиенической оценки окружающей среды.

Учитывая, что псевдомонады обладают генетически детерминированной антибиотикорезистентностью, необходимо в рамках осуществления инфекционного контроля нозокомиальных инфекций расширить микробиологический мониторинг за счёт выделения и идентификации псевдомонад в биологических средах больных и объектах окружающей среды.

РЕЗЮМЕ В обзоре на основании анализа данных литературы и результатов собственных исследований показано, что на современном этапе идёт эволюция представителей семейства Pseudomonadaceae в сторону увеличения их вирулентности с формированием эпидемических штаммов. Последние могут длительно сохраняться в абиотических объектах окружающей среды, в том числе в почве, в связи с чем возникает проблема гигиенической оценки окружающей среды.

РЕЗЮМЕ П оказано, что возбудители отдельных родов семейства Pseudomonadaceae (Pseudomonas, Burkholderia, Ralstonia, Xanthomonas) вызывают различной тяжести нозокомиальные и внебольничные инфекции, включая сепсис, по меньшей мере, в 3 областях Казахстана (Костанайской, Алматинской, Актюбинской).