Chlamydie
Mikrobiologie
Chlamydie mají gramnegativní obal bez detekovatelného peptidoglykanu; nedávná genomická analýza však odhalila, že C. trachomatis i C. pneumoniae kódují proteiny, které tvoří téměř kompletní cestu pro syntézu peptidoglykanu, včetně proteinů vážících penicilin.10 Chlamydie mají také společný skupinově specifický lipopolysacharidový antigen a pro syntézu chlamydiových proteinů využívají adenosintrifosfát (ATP) hostitele.10 Ačkoli jsou chlamydie auxotrofní pro tři ze čtyř nukleosidtrifosfátů, kódují funkční enzymy katalyzující glukózu, které mohou být využity pro tvorbu ATP.10 Stejně jako u syntézy peptidoglykanu jsou tyto geny z nějakého důvodu vypnuty, což může souviset s jejich adaptací na nitrobuněčné prostředí. Všechny chlamydie také kódují hojný protein zvaný hlavní vnější membránový protein (MOMP nebo OmpA), který je u C. trachomatis a C. psittaci vystaven na povrchu, ale zřejmě ne u C. pneumoniae.10 MOMP je hlavním určujícím faktorem pro sérologickou klasifikaci izolátů C. trachomatis a C. psittaci. Chlamydie jsou citlivé na antibiotika, která zasahují do syntézy DNA a proteinů, včetně tetracyklinů, makrolidů a chinolonů. C. pneumoniae postrádá cestu obnovy nebo biosyntézy tryptofanu a je rezistentní k sulfonamidům a trimetoprimu.4
Chlamydie mají jedinečný vývojový cyklus s morfologicky odlišnými infekčními a reprodukčními formami: elementární tělísko (EB) a síťovité tělísko (RB; obr. 184-1). Po infekci se infekční EB, která mají průměr 200 až 400 nm, připojí k hostitelské buňce procesem elektrostatické vazby a jsou do buňky přijata endocytózou, která není závislá na mikrotubulárním systému. EB jsou podobné sporám; jsou metabolicky neaktivní, ale stabilní v extracelulárním prostředí. V hostitelské buňce zůstává EB uvnitř fagozomu s membránou, přičemž dochází k inhibici fúze fagozomu a lyzozomu. Inkluzní membrána postrádá markery hostitelské buňky, ale lipidové markery se do inkluze dostávají, což naznačuje funkční interakci s Golgiho aparátem. Zdá se, že chlamydie obcházejí endocytickou dráhu hostitele a obývají nekyselou vakuolu, která je oddělena od pozdních endosomů a lysosomů. EB se pak diferencují na RB, které podléhají binárnímu dělení. Přibližně po 36 hodinách se RB diferencují zpět na EB. Navzdory nahromadění 500 až 1000 infekčních EBs v inkluzi je funkce hostitelské buňky narušena minimálně. Přibližně po 48 hodinách může dojít k uvolnění prostřednictvím cytolýzy nebo procesu exocytózy či vytlačení celé inkluze, přičemž hostitelská buňka zůstane nedotčena. Tato strategie je velmi úspěšná a umožňuje organismu způsobit v podstatě tichou chronickou infekci.
Řada studií in vitro toto dvoufázové paradigma zpochybnila. Chlamydie mohou in vitro přejít do perzistentního stavu po léčbě některými cytokiny, jako je interferon-γ (IFN-γ), po léčbě antibiotiky, konkrétně penicilinem, po omezení některých živin, včetně železa, glukózy a aminokyselin, po infekci v monocytech a po tepelném šoku.4,11 Zatímco jsou v perzistentním stavu, metabolická aktivita je snížena a organismus je často refrakterní na léčbu antibiotiky. Tyto různé systémy vytvářejí podobné růstové charakteristiky, včetně ztráty infekčnosti a vývoje malých inkluzí, které obsahují méně EB a RB, a ultrastrukturálních nálezů, konkrétně morfologicky abnormálních RB, což naznačuje, že jsou během svého jinak normálního vývoje nějak pozměněny. Tato abnormální RB se často nazývají aberantní tělíska (AB). Bylo také prokázáno, že omezení určitých živin vyvolává u chlamydií perzistenci. Ultrastrukturální analýza C. pneumoniae ošetřených IFN-γ také odhaluje atypické inkluze, které obsahují velká AB podobná retikulím bez známek rediferenciace na EB.
Dalším modelem perzistentní infekce C. pneumoniae je dlouhodobá kontinuální infekce. Na rozdíl od dříve popsaných modelů se kontinuální kultury stávají spontánně perzistentními, když se chlamydie i hostitelské buňky za nepřítomnosti stresu volně množí. Infekce C. pneumoniae byla udržována v buňkách HEp-2 a A549 po dobu více než 4 let bez centrifugace, přidání cykloheximidu nebo IFN-γ.12 Úroveň infekce v těchto infikovaných buňkách byla vysoká (70 až 80 %). Ultrastrukturální studie odhalily v těchto buňkách tři typy inkluzí. Přibližně 90 % tvořily typické velké inkluze, jejichž průměr se pohyboval přibližně od 5 do 12 µm. Druhý typ (změněné inkluze) obsahoval jak normální EB a RB, ale v podstatně nižším počtu než typické inkluze, tak pleomorfní AB, které byly až čtyřikrát až pětkrát větší než normální RB (2,5 µm v průměru); jejich cytoplazma byla homogenní. Třetím typem inkluzí byly malé aberantní inkluze o průměru 4 µm, obsahující asi 60 AB, které měly podobnou velikost jako normální RB, ale jevily se elektronově husté a již si nezachovávaly hladký kulovitý tvar. Tyto husté AB si zachovaly charakteristickou strukturu chlamydiové vnější membrány s velmi malým periplazmatickým prostorem a membrány byly těsněji vázány na chlamydiové tělo, podobně jako u normálních RB. V těchto inkluzích nebyly pozorovány žádné EB. Tato zjištění ukazují, že vývojový cyklus C. pneumoniae může kombinovat typické vývojové formy s perzistentní fází v tkáňové kultuře.
Dalším možným mechanismem perzistence chlamydií by mohl být přímý vliv na hostitelskou buňku, pravděpodobně prostřednictvím vlivu na apoptózu, která je důležitým regulátorem růstu buněk a vývoje tkání. Apoptóza je geneticky naprogramovaný, přísně kontrolovaný proces, na rozdíl od nekrózy, která zahrnuje nespecifický zánět a poškození tkáně a intracelulární enzymy, kondenzaci jádra a cytoplazmy a fragmentaci. Bylo zjištěno, že mnoho mikrobiálních patogenů, včetně chlamydií, moduluje buněčnou apoptózu, aby přežily a množily se. Bylo prokázáno, že chlamydie spp. indukují i inhibují apoptózu hostitelské buňky v závislosti na fázi vývojového cyklu chlamydií.13 Chlamydie chrání infikované buňky před apoptózou v důsledku vnějších podnětů v časných fázích infekce a mohou indukovat apoptózu hostitelské buňky v pozdějších fázích životního cyklu. Chlamydie tedy mohou chránit infikované buňky před cytotoxickými mechanismy imunitního systému a apoptóza pozorovaná na konci infekčního cyklu může přispívat k zánětlivé reakci, protože apoptotické buňky vylučují prozánětlivé cytokiny a usnadňují uvolnění organismu z infikovaných buněk. Studie s kulturami ošetřenými IFN-γ uvádějí, že buňky infikované C. trachomatis a C. pneumoniae odolávají apoptóze v důsledku působení vnějších ligandů prostřednictvím inhibice aktivace kaspace. Údaje ze studií s dlouhodobě kontinuálně infikovaným buněčným modelem ukázaly výrazné rozdíly v účinku C. pneumoniae na apoptózu u akutně a chronicky infikovaných buněk A549.13 Akutní infekce C. pneumoniae vyvolala apoptotické změny u buněk A549 během prvních 24 a 48 hodin po infekci. Indukce apoptózy při akutní infekci může usnadnit uvolnění C. pneumoniae z hostitelské buňky. Chronická infekce C. pneumoniae inhibovala apoptotické změny během prvních 24 hodin a až 7 dní. Tyto výsledky naznačují, že inhibice apoptózy může přispět k ochraně organismu, když je v intracelulárním, perzistentním stavu.