Chlamydiae
Mikrobiológia
A chlamydiae-ok gram-negatív burokkal rendelkeznek, kimutatható peptidoglikán nélkül; azonban a legújabb genomikai elemzések kimutatták, hogy mind a C. trachomatis, mind a C. pneumoniae olyan fehérjéket kódol, amelyek a peptidoglikán szintézisének szinte teljes útvonalát alkotják, beleértve a penicillinkötő fehérjéket.10 A chlamydiae-ok közös csoport-specifikus lipopoliszacharid antigénnel rendelkeznek, és a gazdaszervezet adenozin-trifoszfátját (ATP) használják a chlamydiafehérje szintéziséhez.10 Bár a chlamydiae-ok a négy nukleozid-trifoszfátból három esetében auxotrófok, funkcionális glükóz-katabolizáló enzimeket kódolnak, amelyek ATP előállítására használhatók.10 A peptidoglikán-szintézishez hasonlóan ezek a gének valamilyen oknál fogva kikapcsolódnak, ami az intracelluláris környezethez való alkalmazkodásukkal függhet össze. Minden chlamydiae kódol egy bőséges fehérjét is, a major outer membrane protein (MOMP vagy OmpA) nevű fehérjét, amely a C. trachomatis és a C. psittaci esetében a felszínen van, de a C. pneumoniae esetében nyilvánvalóan nem.10 A MOMP a C. trachomatis és a C. psittaci izolátumok szerológiai osztályozásának fő meghatározója. A Chlamydiae-k érzékenyek a DNS- és fehérjeszintézist zavaró antibiotikumokra, beleértve a tetraciklineket, makrolidokat és kinolonokat. A C. pneumoniae nem rendelkezik triptofán visszanyerési vagy bioszintézis útvonallal, és rezisztens a szulfonamidokkal és a trimetoprimmel szemben.4
A chlamydiáknak egyedi fejlődési ciklusuk van, morfológiailag különböző fertőző és szaporodási formákkal: az elemi test (EB) és a hálózatos test (RB; 184-1. ábra). A fertőzést követően a 200-400 nm átmérőjű fertőző EB-k elektrosztatikus kötődéssel kapcsolódnak a gazdasejthez, és a mikrotubulus rendszertől független endocitózissal kerülnek a sejtbe. Az EB-k spóraszerűek; metabolikusan inaktívak, de az extracelluláris környezetben stabilak. A gazdasejtben az EB egy membránnal bélelt fagoszómában marad, a fagoszóma-lizoszóma fúzió gátlásával. A zárványmembrán nem tartalmaz gazdasejt-markereket, de lipidmarkerek közlekednek a zárványban, ami a Golgi-apparátussal való funkcionális kölcsönhatásra utal. Úgy tűnik, hogy a klamídiumok megkerülik a gazdaszervezet endocitikus útvonalát, és egy nem savas vákuumban élnek, amely elkülönül a késői endoszómáktól és a lizoszómáktól. Az EB-k ezután RB-kké differenciálódnak, amelyek bináris hasadáson mennek keresztül. Körülbelül 36 óra elteltével az RB-k újra EB-kké differenciálódnak. Annak ellenére, hogy a zárványban 500-1000 fertőző EB felhalmozódik, a gazdasejt működése minimálisan sérül. Körülbelül 48 óra elteltével a felszabadulás citolízis vagy a teljes zárvány exocitózis vagy extrúzió útján történhet, a gazdasejtet érintetlenül hagyva. Ez a stratégia nagyon sikeres, és lehetővé teszi, hogy a szervezet lényegében csendes krónikus fertőzést okozzon.
Számos in vitro vizsgálat megkérdőjelezte ezt a kétfázisú paradigmát. A Chlamydiae-k in vitro perzisztens állapotba léphetnek bizonyos citokinekkel, például interferon-γ-vel (IFN-γ) történő kezelés; antibiotikumokkal, különösen penicillinnel történő kezelés; bizonyos tápanyagok, köztük vas, glükóz és aminosavak korlátozása; monocitákban történő fertőzés; és hősokk után.4,11 A perzisztens állapotban a metabolikus aktivitás csökken, és a szervezet gyakran refrakter az antibiotikus kezelésre. Ezek a különböző rendszerek hasonló növekedési jellemzőket produkálnak, beleértve a fertőzőképesség elvesztését és a kevesebb EB-t és RB-t tartalmazó kis zárványok kialakulását, valamint ultrahangos leleteket, konkrétan morfológiailag abnormális RB-ket, ami arra utal, hogy ezek valamilyen módon megváltoznak az egyébként normális fejlődésük során. Ezeket az abnormális RB-ket gyakran aberráns testeknek (AB-k) nevezik. Bizonyos tápanyagok korlátozásáról is kimutatták, hogy a klamídiumok perzisztenciáját indukálja. Az IFN-γ-vel kezelt C. pneumoniae ultrastrukturális elemzése szintén atipikus zárványokat mutat, amelyek nagy, hálózatszerű AB-ket tartalmaznak, és nincs bizonyíték az EB-kké való redifferenciálódásra.
A perzisztens C. pneumoniae fertőzés másik modellje a hosszú távú folyamatos fertőzés. A korábban leírt modellekkel ellentétben a folyamatos kultúrák spontán perzisztenssé válnak, amikor mind a klamídiumok, mind a gazdasejtek stressz hiányában szabadon szaporodnak. A C. pneumoniae-fertőzést HEp-2 és A549 sejtekben több mint 4 évig sikerült fenntartani centrifugálás, cikloheximid hozzáadása vagy IFN-γ nélkül.12 A fertőzött sejtekben a fertőzés szintje magas volt (70-80%). Az ultrastrukturális vizsgálatok háromféle zárványtípust mutattak ki ezekben a sejtekben. Körülbelül 90%-ban tipikus nagy zárványok voltak, amelyek átmérője körülbelül 5 és 12 µm között mozgott. A második típus (megváltozott zárványok) tartalmazott normál EB-ket és RB-ket is, de a tipikus zárványoknál lényegesen kisebb számban, valamint pleomorf AB-ket, amelyek akár négyszer-ötször akkorák voltak, mint a normál RB-k (2,5 µm átmérőjűek); citoplazmájuk homogén volt. A harmadik típusú zárványok kis aberráns zárványok voltak, átlagosan 4 µm átmérőjűek, amelyek körülbelül 60 AB-t tartalmaztak, amelyek mérete hasonló volt a normál RB-kéhez, de elektronsűrűnek tűntek, és már nem tartották meg sima gömb alakjukat. Ezek a sűrű AB-k megtartották a jellegzetes chlamydia külső membránszerkezetet, nagyon kevés periplazmás térrel, és a membránok szorosabban kötődtek a chlamydia testhez, hasonlóan a normál RB-khez. Ezekben a zárványokban nem figyeltek meg EB-ket. Ezek az eredmények azt mutatják, hogy a C. pneumoniae fejlődési ciklusa szövetkultúrában kombinálhatja a tipikus fejlődési formákat a perzisztens fázissal.
A klamídiumok perzisztenciájának másik lehetséges mechanizmusa a gazdasejtre gyakorolt közvetlen hatás lehet, valószínűleg az apoptózisra gyakorolt hatáson keresztül, amely a sejtnövekedés és szövetfejlődés fontos szabályozója. Az apoptózis genetikailag programozott, szigorúan ellenőrzött folyamat, ellentétben a nekrózissal, amely nem specifikus gyulladással és szövetkárosodással, valamint intracelluláris enzimekkel, a sejtmag és a citoplazma kondenzációjával és fragmentációjával jár. Számos mikrobiális kórokozóról, köztük a klamídiumokról is kiderült, hogy a túlélés és a szaporodás érdekében módosítják a sejtek apoptózisát. Kimutatták, hogy a Chlamydia spp. a klamídiumok fejlődési ciklusának szakaszától függően egyszerre indukálja és gátolja a gazdasejt apoptózisát.13 A klamídiumok a fertőzés korai szakaszában külső ingerek hatására védik a fertőzött sejteket az apoptózistól, az életciklus későbbi szakaszaiban pedig a gazdasejt apoptózisát indukálhatják. Így a klamídiumok megvédhetik a fertőzött sejteket az immunrendszer citotoxikus mechanizmusaival szemben, és a fertőzési ciklus végén megfigyelt apoptózis hozzájárulhat a gyulladásos válaszhoz, mivel az apoptotikus sejtek proinflammatorikus citokineket választanak ki, és elősegítik a szervezet felszabadulását a fertőzött sejtekből. IFN-γ-vel kezelt tenyészetekkel végzett vizsgálatok arról számoltak be, hogy a C. trachomatisszal és C. pneumoniae-val fertőzött sejtek a külső ligandumok hatására, a kaszpáz aktiváció gátlásán keresztül ellenállnak az apoptózisnak. A hosszú távú, folyamatosan fertőzött sejtmodellel végzett vizsgálatok adatai jelentős különbségeket mutattak a C. pneumoniae apoptózisra gyakorolt hatásában az akut és a krónikusan fertőzött A549 sejtekben.13 Az akut C. pneumoniae fertőzés a fertőzést követő első 24 és 48 órában apoptotikus változásokat indukált az A549 sejtekben. Az apoptózis indukciója az akut fertőzés során megkönnyítheti a C. pneumoniae felszabadulását a gazdasejtből. A krónikus C. pneumoniae fertőzés gátolta az apoptotikus változásokat az első 24 órában és 7 napig. Ezek az eredmények arra utalnak, hogy az apoptózis gátlása segíthet a szervezet védelmében, amikor az intracelluláris, perzisztens állapotban van.