Иммунотропные и иммуногенные свойства неспецифических поринов иерсиний

Цель исследования – обобщение собственных данных и данных литературы по значению неспецифических порообразующих белков наружной мембраны (поринов) иерсиний как факторов патогенности, диагностических и протективных антигенов, и их роли в патологических процессах, считающихся неинфекционными. В последние десятилетия прошлого века значительно увеличилась эпидемическая значимость кишечных иерсиниозов, вызываемых бактериями Yersinia pseudotuberculosis и Yersinia enterocolitica из рода Yersinia, являющихся по генетическим, культурально-биохимическим и другим свойствам «двойниками» возбудителя чумы (Yersinia pestis). Установлено, что острые иерсиниозные инфекции без эффективного лечения могут переходить во вторично-очаговые формы, приводящие к развитию системных заболеваний, ранее инфекционными не считавшимися (например, болезнь Грейвса). Для них характерны полиорганность поражений, нарушения функции сердечно-сосудистой и нервной систем, опорно-двигательного аппарата, мочевыделительной системы и желудочно-кишечного тракта, что является следствием аутоиммунных процессов, основанных на способности иерсиний к молекулярной мимикрии. В работе так же показано, что порины – это созданные природой наномеханизмы, играющие ключевую роль в развитии инфекционного процесса. Их можно рассматривать как факторы патогенности рода Yersinia и других грамотрицательных бактерий. Они обеспечивают адгезию, инвазию и колонизацию бактериями клеток организма-хозяина. Порины влияют на ряд функций эукариотических клеток, включая экспрессию цитокинов, активацию рецепторов, индукцию апоптоза и регуляцию деятельности актинового цитоскелета. Установлено, что порообразующие белки являются видоспецифическими протективными антигенами грамотрицательных бактерий, индуцирующие иммунный ответ, защищающий от ингаляционного заражения, что позволяет их рекомендовать в качестве компонентов химических и генно-инженерных вакцин. Порины перспективны для разработки ИФА тест-систем для диагностики псевдотуберкулеза и кишечного иерсиниоза, а также иммунопатологий, обусловленных иерсиниями. Учитывая высокую степень подобия первичных структур поринов иерсиний, можно предполагать, что протективные препараты, созданные на их основе, будут защищать одновременно от инфекций, вызываемых возбудителями кишечного иерсиниоза, псевдотуберкулеза и чумы.

1. Онищенко Г.Г. Эпидемиологическая обстановка и основные направления борьбы с инфекционными болезнями в Российской Федерации за период 1991–1996 гг // Эпидемиология и инфекц. болезни. 1997. № 3. С. 4-13.

2. Покровский В.М., Онищенко Г.Г., Черкасский БЛ. Эволюция инфекционных болезней в России в XX веке. М.: Медицина: 2003.

3. Онищенко Г.Г. О государственных мерах по предупреждению распространения в Российской Федерации заболеваемости инфекционными гепатитами // Эпидемиология и инфекц. болезни. 2002. №3. С.4-8.

4. Покровский В.М., Малеев В.В. Актуальные проблемы инфекционной патологии // Эпидемиология и инфекц. болезни. 1999. № 2. С. 17–20.

5. Инфекционная заболеваемость в Россиской Федерации за январь - сентябрь 1996 года: Официальная информация // Эпидемиология и инфекц. болезни / Госкомсанэпиднадзор России, Российский информационно-аналитический центр. 1997. № 1. С. 64.

6. Чеснокова М.В., Климов В.Т., Никитин А.Я. и др. Анализ эпидемиологической ситуации по псевдотуберкулезу и кишечному иерсиниозу в России и прогноз заболеваемости на среднесрочную перспективу // ЗНиСО 2018. № 9. С. 59-64.

7. Черкасский Б.Л. Актуальные проблемы эпидемиологии в конце XX – начале XXI веков. М.: ГВКГ им. Н.Н. Бурденко, 2004. 50 с.

8. Кутырев В.В. Актуальные проблемы особо опасных инфекционных болезней и санитарная охрана территории в современных условиях // Журн. микробиол., эпидемиол. и иммунобиол. 2008. № 1. С. 17–23.

9. Косилко С.А., Балахонов С.В., Бренёва Н.В.и др. Эпидемиологическая ситуация по зоонозным, природно-очаговым инфекционным болезням в Сибири и на Дальнем востоке в 2013 г. и прогноз на 2014 г. // Проблемы особо опасных инфекц. 2014. Вып. 2. С. 53-57.

10. Сомов Г.П. Иерсиниозная инфекция на современном этапе // Журн. микробиол., эпидемиол. и иммунобиол. 1997. № 5. С. 7–11.

11. Ценева Г.Я., Солодовникова Н.Ю., Воскресенская Е.А. Молекулярные аспекты вирулентности иерсиний // Клин. микробиол. антимикроб. химиотер. 2002. Т. 4, № 3. C. 248–266.

12. Сомов Г.П., Покровский В.И., Беседнова Н.Н., Антоненко Ф.Ф. Псевдотуберкулез. М. Медицина: 2001.

13. Ценева Г.Я., Воскресенская Е.А., Солодовникова Н.Ю. и др. Биологические свойства иерсиний и лабораторная диагностика псевдотуберкулеза и иерсиниоза. Пособие для врачей. СПб.: НИИЭМ им. Пастера. 2001.

14. Сидельникова С. М., Ющенко Г. В., Асеева Э. И. Иерсиниозы как терапевтическая проблема // Терапевт. арх. 2000. №. 11. С. 27–30.

15. Ценева Г.Я. Иерсинии и иерсиниозы. СПб. Медмассмедиа, 2006.

16. Granfors K., Merilahti-Palo R., Luukkainen R. et al. Persistence of Yersinia antigens in peripheral blood cells from patients with Yersinia enterocolitica O:3 infection with or without reactive arthritis // Arthritis & Rheum. 1998. V. 41. P. 855-862.

17. Оберт А.С., Хильчук В.П., Гончаренко А.И. Прогностическое значение иммунологической реактивности у детей, больных псевдотуберкулезом // Педиатрия. Журн. им. Г.Н. Сперанского. 1996. № 2. С. 35–38.

18. Воскресенская Е.А., Ценева Г.Я. Иммунологические показатели при патологии, обусловленной иерсиниозами // Журн. микробиол., эпидемиол. и иммунобиол. 1996. № 5. С. 68–73.

19. Железникова Г.Ф., Иванова В.В., Монахова Н.Е. Варианты иммунопатогенеза острых инфекций у детей. СПб. 2007.

20. Nikaido H. Molecular basis of bacterial outer membrane permeability revisited //Microbiol. Mol. Biol. Rev. 2003. V. 67, №. 4. Р. 593–656.

21. Achouak W., Heulin T., Pages J.P. Multiple facets of bacterial porins // FEMS Microbiol. Lett. 2001. V. 199, №. 1. P. 1–7.

22. Rawling E.G., Martin N.L., Hancock R.E.W. Epitope mapping of the Pseudomonas aeruginosa major outer membrane porin protein OprF // Infect. Immun. 1995. V. 63, №. 1. P. 38–42.

23. Супотницкий М.В. Эффективное патентование средств специфической профилактики инфекционных заболеваний // Биотехнология. 1997. № 9–10. С. 56–79.

24. Новикова О.Д., Соловьева. Т.Ф. Неспецифические порины наружной мембраны грамотрицательных бактерий: структура и свойства // Биол. мембраны. 2009. Т. 26, № 1. С. 6-20.

25. Портнягина О.Ю., Новикова О.Д., Соловьева Т.Ф. Иммунологические свойства неспецифических поринов наружной мембраны грамотрицательных бактерий // Биол. мембраны. 2005. Т. 22, №.5. С. 357–365.

26. Вострикова О.П., Ким Н.Ю., Лихацкая Г.Н. и др. Структура и функция порообразующих белков бактерий рода Yersinia. 1. Выделение и сравнительная характеристика физико-химических свойств и функциональной активности поринов иерсиний // Биоорган. химия. 2006. Т. 32, № 4. С. 371–383.

27. Чистюлин Д. К., Новикова О. Д., Портнягина О. Ю. и др. Выделение и характеристика OmpF-подобного порина наружной мембраны Yersinia ruckeri // Биол. мембраны. 2012.Т. 29, № 3. С. 1–9.

28. Новикова О.Д., Хоменко В.А., Емельяненко В.И. и др. OmpC-подобный порин из Yersinia pseudotuberculosis: молекулярная характеристика, физико-химические и функциональные свойства // Биол. мембраны. 2011. Т. 28, № 1. С. 1–16.

29. Вострикова О.П., Исаева М.П., Лихацкая Г.Н. и др. OmpС –подобный порин наружной мембраны Yersinia entrocolitica: молекулярная структура и функциональная активность // Биохимия. 2013. Т. 78, № 5. С. 550–560.

30. Новикова О.Д., Федореева Л.И., Хоменко В.А. и др. Влияние способа экстракции порообразующего белка из Yersinia pseudotuberculosis на его макромолекулярную организацию // Биоорган. химия. 1993. Т. 19, № 5. C. 536–547.

31. Хоменко В.А., Новикова О.Д., Федореева Л.И. и др. Порин из Yersinia enterocolitica 0:3.Выделение и характеристика // Биол. мембраны. 1994. Т. 11, № 1. C. 68–79.

32. Novikova O.D., Chistyulin D.K., Khomenko V.A. еt al. Peculiarities of thermal denaturation of OmpF porin from Yersinia ruckeri // Molecular BioSystems. 2017. V. 13. P. 1854–1862.

33. Чистюлин Д.К., Новикова О.Д., Зелепуга Е.А. и др. Аномально высокий потенциал закрытия канала порина OmpF из Yersinia ruckeri: роль заряженных остатков и внутримолекулярных связей // Acta Naturae. 2019. Т. 11, № 3. С. 42.

34. Bystritskaya E., Stenkova A., Chistuylin D. et. al. Adaptive responses of outer membrane porin balance of Yersinia ruckeri under different incubation temperature, osmolarity, and oxygen availability // Microbiology Open. 2016. V. 5, №. 4. P. 597–603.

35. Selinsky B.S. Protein-lipid interactions and membrane function // In: The structure of biological membranes. Yeagle P., ed. Boca Raton: CRC Press. 1992. P. 603–651.

36. Новикова О.Д., Вакорина Т.И., Хоменко В.А. и др. Влияние условий культивирования на пространственную структуру OmpF-подобного порина из наружной мембраны Yersinia pseudotuberculosis // Биохимия. 2008. Т. 73. С. 173–184.

37. Bogdanov M., Dowhan W., Vitrac H. Lipids and topological rules governing membrane protein assembly // Biochim. Biophys. Acta. 2014. V. 1843, №. 8. P. 1475–1488.

38. Красикова И.Н., Бахолдина С.И., Соловьева Т.Ф. Глюкоза как фактор среды роста, регулирующий липидный состав Yersinia pseudotuberculosis // Биохимия. 2001. Т. 66, Вып. 8. С. 1122–1127.

39. Быстрицкая E.П., Стенкова А.М., Портнягина О.Ю. и др. Регуляция экспрессии главного порина Yersinia pseudotuberculosis в условиях антибиотикового стресса // Мол. генетика, микробиол., вирусол. 2014. №. 2. С. 17–21.

40. Achtman M., Zurth K., Morelli G. et al. Yersinia pestis, the cause of plague, is a recently emerged clone of Yersinia pseudotuberculosis // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1999. V. 96. P. 14043–14048.

41. Kleinschmidt J.H. Membrane proteins – Introduction // Cell Mol. Life Sci. 2003. V. 60, №. 8. P. 1527–1528.

42. Likhatskaya G.N., Solov’eva T.F., Novikova O.D. et al. Homology models of the Yersinia pseudotuberculosis and Yersinia pestis general porins and comperative analysis of their functional and antigenic regions // J. Biomol. Struct. Dyn. V. 23, №. 2. P. 163–174.

43. Гордеец А.В., Портнягина О.Ю., Вострикова О.П. и др. патент РФ № 98122085/14, опубл. 20.07.2000, Бюл. № 20.

44. Вострикова О.П., Портнягина О.Ю., Малашенкова В.Г. и др. патент РФ № 98122085/14, опубл. 27.11.2008, Бюл. № 20.

45. Портнягина О.Ю., Вострикова О.П., Хоменко В.А. и др. Апробация иммуноферментной тест-системы на основе белка порина из Yersinia pseudotuberculosis для диагностики псевдотуберкулеза (экстраинтестинального иерсиниоза) у детей // Иммунология. 2000. № 2. C. 59–61.

46. Вострикова О.П., Портнягина О.Ю., Хоменко В.А. и др. Новый подход в диагностике иерсиниозов // Цитокины и воспаление. 2005. Т. 4. №. 3. С. 132–133.

47. Портнягина О.Ю., Сидорова О.В., Хоменко В.А. и др. Изучение иммуногенных свойств рекомбинантного OmpF-подобного порина из наружной мембраны Yersinia pseudotuberculosis // Бюлл. эксп. биол. мед. 2009. № 7. С. 85–88

48. Вострикова О.П., Портнягина О.Ю., Новикова О.Д. и др. Клинико-иммунологическая характеристика больных ревматоидным артритом, ассоциированным с иерсиниозной инфекцией // Рос. аллергол. журн. 2012. №5, вып.1. С. 55–57.

49. Вострикова О.П., Портнягина О.Ю., Хоменко В.А. и др. Новый подход в диагностике иерсиниозов // Цитокины и воспаление. 2005. Т. 4, № 3. С. 132−133.

50. Вострикова О.П., Портнягина О.Ю., Новикова О.Д. и др. Иммунологическая характеристика вторичных иммунодефицитов, ассоциированных с иерсиниозной инфекцией // Рос. аллергол. журн. 2013. № 2, ч. 2. С. 61−63.

51. Vostrikova O.P., Portnyagina O.Yu., Khomenko V.A. et al. Clinical and immunological characteristic of the diffusion nodale of nontoxic goiter of Yersinia etiology // European Science and Technology: materials of the 4th international research and practice conference, Munich, Germany, Apr. 10th−11th, 2013. Munich: Vela-Verlag Waldkraiburg, 2013. Vol. 2. P. 536−544.

52. Дармов И.В., Маракулин И.В., Погорельский И.П. и др. Профилактика экспериментальной псевдотуберкулезной инфекции с помощью иммунизации порином из Yersinia рseudotuberculosis // Бюлл. эксп. биол. мед. 1999. Т. 127, № 2. C. 221-223.

53. Портнягина О.Ю., Сидорова О.В., Новикова О.Д. и др. Иммунохимическая характеристика синтетических пептидов, включающих Т- и В-клеточные эпитопы неспецифических поринов патогенных иерсиний // Биоорган. химия. 2010. Т. 36, №6. С. 779–788.

54. Антонец Д.В., Бакулина А.Ю., Портнягина О.Ю. и др. Предсказание антигенно-активных районов OmpF-подобного порина Yersinia pseudotuberculosis // Докл. АН. 2007. Т. 414, № 4. С. 1–3.

55. Тимченко Н.Ф., Новикова О.Д., Павлова Т.Н. и др. Протективные свойства порина из внешней мембраны Yersinia pseudotuberculosis // Журн. микробиол. 1990. № 11. С. 48–50.

56. Новикова О.Д., Лихацкая Г.Н., Фролова Г.М. и др. Молекулярная организация и биологические свойства иерсинина – порина из псевдотуберкулезного микроба Yersinia pseudotuberculosis // Биол. мембраны. 1990. Т. 7, № 5. С. 453–461.

57. Бывалов А.А., Конышев И.В., Новикова О.Д. и др. Адгезивноcть поpинов OmpF И OmpC Yersinia pseudotuberculosis к макpофагам J774 // Биофизика. 2018. Т. 63, вып. 5. С. 913–922.

58. Портнягина О.Ю., Кузмич А.С., Хоменко В.А. и др. Индукция синтеза интерлейкинов и активаторов хемотаксиса под действием OmpF порина из Yersinia pseudotuberculosis на модели in vivo // Цитокины и воспаление. 2019. №. 1. C. 1–5.

59. Cusick M.F., Libbey J.E., Fujinami R.S. et. al., Molecular mimicry as a mechanism of autoimmune disease // Clin. Rev. Allergy Immunol. 2012 V. 42, №. 1. Р. 102–111.

60. Fujinami R.S. Viruses and autoimmune disease– two sides of the same coin? // Trends Microbiol. 2001. V. 9. P. 377–381.

61. Damian R.T. Molecular mimicry: antigen sharing by parasite and host and its consequences // Am. Nat. 1964. V. 98. P. 129–149.

62. Blank M. Molecular Mimicry and Auto-Immunity // Clin. Rev. Allergy Immunol. 2007. V. 32. Р.111–118.

63. Corapçioğlu D., Tonyukuk V., Kiyan M. et al. Relationship between thyroid autoimmunity and Yersinia enterocolitica antibodies // Thyroid. 2002. V. 12, № 7. Р. 613–617.

64. Wenzel B.E., Strieder T.M., Gaspar. E. et al. Chronic infection with Yersinia enterocolitica in patients with clinical or latent hyperthyroidism // Adv. Exp. Med. Biol. 2003. V. 529. Р. 463– 466.

65. Kunihiko T., Chazenbalk G.D., MeLaehlan S.M., Rapoport B. Subunit structure of thyrotropin receptors expressed on the cell surface // J. Biol. Chem. 1999. V. 274, № 48. Р. 33979–33984.

66. Тимченко Н.Ф., Андрюков Б.Г. Выявление антител к Yersinia enterocolitica у пациентов с аутоиммунными тиреопатиями // Инфекц. болезни. 2012. Т. 10, № 4. С. 37-40.

67. Vostrikova O.P., Portnyagina O.Yu., Khomenko V.A. et. al. Clinical and immunological characteristic of the diffusion nodale of nontoxic goiter of Yersinia etiology // European Science and Technology: materials of the 4th international research and practice conference, Munich, Germany, Apr. 10th-11th, 2013. Munich: Vela-Verlag Waldkraiburg, 2013; 2:536–544.

68. Wang Z., Zhang Q., Lu J. et. al. Identification of outer membrane porin F protein of Yersinia enterocolitica recognized by antithyrotopin receptor antibodies in Grave’s disease and determination of its epitope using mass spectrometry and bioinformatics tools // J. Clin. Endocrinol. Metab. 2010. V. 95, №. 8. Р. 4012–4020.

69. Portnyagina O., Zelepuga E., Khomenko V. et. al. In silico and in vitro analysis of cross-reactivity between Yersinia pseudotuberculosis OmpF porin and thyroidstimulating hormone receptor // Int. J. Biol. Macromol. 2018. V. 107(Pt B). P. 2484–2491.

70. Портнягина О.Ю., Голотин В.А., Зелепуга Е.А. Неспецифические порины Yersinia pseudotuberculosis как индукторы экспериментального гипертиреоза у мышей // Бюлл. эксп. биол. мед. 2018. Т. 166, № 12. С. 714–717.