1.2.1 Основные факторы патогенности C. neoformans

В настоящее время к основным факторам патогенности криптококков относятся: способность к образованию полисахаридной капсулы и меланина, рост при 37С, экспрессия уреазы, фосфолипазы и тип спаривания [263, 274] .

74, 34, 126]. Помимо основных факторов вирулентности, существует большое количество белков и ферментов, которые недавно стали ассоциировать с вирулентностью криптококка.

Адаптация микроорганизмов к окружающей их среде часто ассоциируют с выработкой свойств, которые помогают выживать в определенных условиях. Одним из таких свойств, характерным для многих микроорганизмов, являются их

капсулы. В окружающей среде, капсула играет важную роль в защите организма против неблагоприятных условий, например таких, как обезвоживание [255].

Клетки C. neoformans микроскопически в тканях и в культуре характеризуются как капсулированные сферические дрожжи. Размер капсулы зависит от штамма и условий культивации. Штаммы с капсулой среднего размера чаще всего имеют диаметр клетки 4-10 мкм, слабо капсулированные штаммы – 2-

5 мкм, в то время как диаметр клетки сильно капсулированных изолятов достигает 80 мкм [58]. Размер криптококковой капсулы изменяется в зависимости от условий окружающей среды. У природных изолятов C. neoformans редко определяется большая капсула, в отличие от клинических. Микромицеты, для того, чтобы они смогли бы проникнуть в альвеолы через верхние дыхательные пути, должны иметь диаметр менее 4 мкм [58]. Однако, при развитии инфекции, капсула динамически увеличивается в размере и изменяется в зависимости от локализации процесса.

Криптококковая капсула состоит в основном из полисахарида, при этом содержание воды в ней составляет 99 % всего веса. Полисахаридная капсула обладает отрицательным зарядом, обусловленным карбоксильным остатком глюкуроновой кислоты в полисахариде. Полисахариды капсулы – физически организованные волокна, которые можно наблюдать при электронной микроскопии [57, 226]. Плотность волокон и молекул полисахарида изменяются согласно пространственному расположению.

Капсула состоит из двух типов полисахаридов: глюкуроноксиломаннана

(GXM) и галактоксиломаннана (GalXM). GXM составляет приблизительно 90-

95%, а GalXM – 5-8% от общей массы полисахарида. Кроме того, в составе капсульного полисахарида идентифицировано 1-3 % маннопротеинов и следы

сиаловых кислот. Роль этих компонентов в архитектонике капсулы остается неизвестной [217].

На основании анализа GXM, выделенного из супернатанта грибов, установлено, что этот компонент имеет высокую молекулярную массу со сложной структурой. Средняя молекулярная масса может варьировать от 1700 до 7000 kDa в зависимости от штамма. Структурно, главная цепь GXM состоит из линейного α-(1,3)-маннана с β-(1,2)-глюкуроновым кислотным остатком, формируя основной кор, который является повторяющейся единицей для всех серотипов. Маннозные остатки могут быть 6-O-ацетильными и могут быть заменены на ксилозильные единицы β-(1,2)–или β-(1,4) – происхождения, в зависимости от серотипа. Соотношения ксилозы, маннозы и глюкуроновых кислотных остатков изменяются в зависимости от серотипа в пропорции 1:3:1, 2:3:1, 3:3:1 и 4:3:1 для серотипов D, A, B и C, соответственно.

GalXM содержит в своей основе α-(1,6) – галактан и четыре коротких олигосахаридных ответвленных структуры, состоящих из α-(1,3) – маннозы и α- (1,4) – маннозы, β-галактозидазы с различным количеством β-(1,2)- или β-(1,3) – ксилозных групп [193]. Композиционным анализом GalXM, подтвержденным газовой хроматографической масс-спектрометрией, показано содержание в полисахариде: ксилозы –22 %; маннозы –29 % и галактозы–50 % [88].

В некоторых экспериментальных исследованиях установлено, что штаммы без капсулы менее вирулентны, чем клетки грибов с большой капсулой, поэтому изучению влияния капсульного полисахарида C. neoformans на течение инфекционного процесса посвящено много экспериментальных работ. Важность капсулы как фактора вирулентности подтверждается и тем фактом, что штаммы C. neoformans, у которых отсутствует капсула, значительно реже вызывают заболевание криптококкозом [30]. Однако, хотя наличие капсулы и способствует значительному вкладу в вирулентность C. neoformans, это - не единственное условие. Многие из non-neoformans криптококков обладают капсулой и не являются патогенными [185]. Также, в одном из исследований, штамм C. neoformans без капсулы являлся причиной персистирующей инфекции головного

мозга безтимусных мышей, чего не наблюдалось у мышей только с дефектами врожденного иммунитета [58]. Из этого следует, что при существенном повреждении иммунитета даже штаммы без капсулы сохраняют потенциал вирулентности [185].

Показано, что этот структурный полимер обладает иммуномодулирующими свойствами и способствует выживанию криптококков в пределах макроорганизма [255, 204]. Например, капсула ингибирует фагоцитоз C. neoformans макрофагами в отсутствии опсонинов [170] и препятствует перевариванию в фагосоме [261]. Высокие уровни антигенов капсульного полисахарида в спинномозговой жидкости могут изменять осмолярность ЦСЖ [109]. Кроме того, показано, что капсульный материал подавляет миграцию фагоцитов (например, нейтрофилов) [102, 101, 107], вмешивается в цитокиновую секрецию [55, 56], способен напрямую ингибировать Т-клеточную пролиферацию [278] и препятствовать созреванию и активации дендритных клеток [258, 110].

Способность C. neoformans к выработке меланина была обнаружена Штайбом в 1960-ые годы [216]. Меланин - отрицательно заряженный, гидрофобный пигмент с высоким молекулярным весом, который сообразуется путем окислительной полимеризации фенольных составляющих [59]. Синтез меланина у C. neoformans катализируется лакказой в присутствии некоторых o- дифенольных составляющих, таких как 3,4-дигидрофенилаланин (L-ДОФА) [275]. Лакказа – гликопротеин, локализующийся в клеточной стенке гриба. Такая локализация выгодна для криптококка по двум причинам [271, 273]. Во-первых, возникает препятствие для проникновения в цитоплазму потенциально токсичных побочных продуктов меланогенеза, и, во-вторых, отложение меланина на клеточной стенке защищает криптококк от токсинов, антибиотиков и других вредных факторов. В действительности, меланизированные штаммы C. neoformans гораздо более устойчивы к антифунгальным препаратам (амфотерицину, флуконазолу, каспофунгину), чем немеланизированные [106]. Следовательно, меланогенез развился для обеспечения защиты от воздействия вредных условий окружающей среды [242, 272]. Другими авторами

продемонстрировано, что клетки C. neoformans, выделенные из мозговой ткани больных криптококкозом - меланизированные [111], а исследования по разрушению гена, ответственного за образование меланина, указывают, что меланин-продуцирующие C. neoformans являются более вирулентными [59]. Важно обратить внимание на тот факт, что некоторые non-neoformans криптококки, например Cryptococcus podzolicus, также способны образовывать меланин [26], хотя и не являются патогенными [185, 215].

Различные виды меланинов обладают иммуномодулирующей активностью посредством ингибирования синтеза провоспалительных цитокинов [103, 36, 41,

251]. Меланизированные клетки более резистентны к поглощению и киллингу фагоцитами [103]. Вероятное объяснение этого феномена состоит в том, что фагоцитоз нарушается за счет снижения электрического заряда клеточной стенки, и, благодаря своим электрохимическим свойствам, меланин может выступать как донором, так и акцептором электронов [194, 198]. Также меланин защищает патогены от воздействия таких факторов микробоцидности как выработка фагоцитарными клетками супероксиданиона и оксида азота. Было показано, что меланин имитирует действие супероксиддисмутазы, дополнительно препятствуя действию “респираторного взрыва” [229].