Scientific journal
Advances in current natural sciences
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,791

IMMUNOTOXIC EFFECT OF PSEUDOMONAS AERUGINOSA EXOTOXIN A ON WHITE MICE

Morrison A.V. 1 Popovich V.I. 1 Morrison V.V.  1
1 Saratov State Medical University n.a. V.I. Razumovsky
2592 KB
Immunotoxic effect of different doses (0,1; 1,0; 5,0 LD50) of Pseudomonas aeruginosa exotoxin A has been determined in dynamics of intoxication process. The experiments have been held on white mice for the period of 1, 2 or 5 days. The following parameters have been detected in the study: the thymus mass, the spleen mass, the lymphocyte count, the percentage of T- and B-lymphocytes in thymus and spleen, the quantity of circulating immune complexes in blood, and cation proteins of neutrophils. The dose dependant effect of exotoxin A has been found out. It resulted in the changes of mass and cellular composition of lymphoid organs, decrease in cation proteins of neutrophils concentration in white mice in any period of the study.
Pseudomonas infection
exotoxin A
mass and cellular composition of lymphoid organs
lysosome-cation test

В последние годы отмечено увеличение инфекций, вызываемых синегнойной палочкой, продуцирующей различные факторы патогенности. Нозокоминальные инфекции, обусловленные Pseudomonas aeruginosa, ассоциируются с высоким уровнем смертности, значительно превышающим таковой для инфекций, вызванных другими бактериальными патогенами, сложностями в антимикробной терапии [1,3,13]. Наиболее сильнодействующим фактором патогенности Pseudomonas aeruginosa признан экзотоксин А (ЭТ-А): его токсичность (LD50) для мышей, по различным данным, составляет от 2,3 мкг/кг до 7 мкг/кг [5-7]. Смерть животных при внутрибрюшинном введении токсина наблюдается в течение 5 дней [2, 10].

Установлено, что синегнойный экзотоксин А обладает тропизмом ко многим жизненно важным органам и системам, вызывая в них цитотоксический эффект. При действии его на клетки эукариот наблюдается набухание митохондрий, повышение проницаемости мембран и нарушение транспорта электронов в цитохромной системе. В опытах in vivo обнаружено, что экзотоксин уменьшает поглощение кислорода клетками почек и повышает – клетками печени [4,7]. Однако эти изменения являются вторичными, так как главным нарушением, приводящим к гибели изолированных клеток или организма животного, является нарушение синтеза белка. Впервые это установлено O.R. Pavlovskis,1974 [9] и подтверждено многими исследователями [4,7,12].

Доказано, что в основе молекулярного механизма действия экзотоксина А лежит ферментативный гидролиз никотинамидадениндинуклеотида (НАД) и рибозилирование фактора элонгации 2 (ФЭ-2), который принимает участие в удлинении полипептидной цепи на рибосомах клетки:

НАД + токсин АДФР + никотинамид + Н+

НАД + токсин + ФЭ-2 АДФР-ФЭ-2+ никотинамид + Н+

При этом комплекс АДФР-ФЭ-2 становится неактивным и не может участвовать в синтезе белка.

Система факторов естественной защиты оказывает решающее влияние на генерализацию синегнойной инфекции, во многом определяя течение и исход заболевания. В этой связи представляется важным выяснить влияние экзотоксина А Pseudomonas aeruginosa на некоторые показатели естественного иммунитета.

Материалы и методы исследования

Эксперименты проведены на 110 половозрелых белых нелинейных мышах весом 25-30 г. через 1, 2 и 5 суток после внутрибрюшинного введения экзотоксина в дозах 0,1LD50, 1,0 LD50 и 5,0 LD50. Животные содержались на стандартной диете вивария и имели свободный доступ к воде. для анализа ткани у мышей забирали декапитацией.

Оценку иммунного статуса нелинейных мышей проводили по показателям массы лимфоидных органов (тимуса и селезенки) и количеству лимфоцитов в них, концентрации циркулирующих иммунных комплексов в сыворотке крови, по состоянию неспецифической резистентности животных, которое оценивалось по изменению смертности отравленных экзотоксином животных после введения им кишечной палочки в количестве, вызывающем в контроле 20 % смертность и количеству катионных белков в нейтрофилах на основании лизосомально-катионного теста (ЛКТ).

Результаты исследования и их обсуждение

Результаты исследования иммунного статуса нелинейных мышей представлены в таблице. Из данных таблицы видно, что уже на первые сутки интоксикации отмечаются достоверные изменения массы и клеточного состава лимфоидных органов. В это время наибольшие отклонения показателей от контрольных значений отмечаются в селезенке. В дальнейшем (на 2 и 5 сутки интоксикации) резко снижается количество лимфоцитов в тимусе, что свидетельствует о глубоком угнетении клеточного звена иммунной системы, что особенно заметно при введении животным больших доз экзотоксина (1 и 5 LD50).

Иммунотоксические свойства экзотоксина А Pseudomonas aeruginosa для нелинейных мышей при его внутрибрюшинном воздействии в различных дозах

Иммунологический показатель,

ед. измерения

Группа

животных

Значение показателя в динамике

интоксикации

1 сутки

2 суток

5 суток

Масса

тимуса,

г.

контроль

0,0370,004

   

0,1LD50

0,0480,015

0,0620,013

0,0520,008

LD50

0,0460,006

0,050 0,014

0,0410,002

5LD50

0,0570,014

0,0450,006*

-

Количество

лимфоцитов

в тимусе,

млн.

контроль

13,12,5

   

0,1LD50

21,85,7

22,02,1

27,51,1*

LD50

36,87,3*

7,62,4*

5,81,6*

5LD50

11,42,3

8,02,5

-

Масса

селезенки,

г.

контроль

0,2250,018

   

0,1LD50

0,1330,018*

0,1960,027

0,2130,027

LD50

0,1450,019

0,510,020*

0,2440,052

5LD50

0,1240,023*

0,1660,017

-

Количество

лимфоцитов

в селезенке,

млн.

контроль

52,14,9

   

0,1LD50

40,43,6*

54,64,8

39,82,1*

LD50

39,84,6*

41,45,7

39,04,5*

5LD50

59,616,1

55,06,1

-

ЦИК,

компл/100 мл

контроль

105,619,2

   

0,1LD50

74,310,3

55,210,8*

47,217,5*

LD50

100,00,20

91,828,6

78,235,7

5LD50

56,720,6

77,561,4

-

ЛКТ,

ед

контроль

1,58 ± 0,14

   

0,1LD50

1,02±0,1

1,08 ± 0,15*

1,31 ± 0,20

LD50

0,43 ± 0,12*

0,96 ± 0,09*

1,10 ± 0,13*

5LD50

0,27 ± 0,06*

0,13 ± 0,04*

-

Смертность после введения

E.coli

контроль

21

21

21

0,1LD50

0

50

75

LD50

33

84

80

5LD50

100

84

-

Примечание. Данные представлены как среднее ошибка среднего. * – достоверность отличий показателей от контрольных по t-критерию Стьюдента при р0,05. Набор показателей на 5 сутки для дозы 5LD50 отсутствует в связи с падежом особей данной группы. Каждая группа включала 10 животных.

Во все сроки наблюдения происходит резкое дозозависимое снижение неспецифической резистентности организма, определяемое как увеличение смертности подопытных животных после введения им кишечной палочки. Наибольшие изменения резистентности организма наблюдаются на 2 и 5 сутки интоксикации, причем они отмечаются в эти сроки во всем исследованном интервале доз токсина (от 0,1 до 5 LD50).

Анализ корреляционных связей между исследованными показателями иммунной системы показал наличие линейной зависимости между количеством лимфоцитов в тимусе и смертностью животных, которым вводили кишечную палочку (r=0,80, F=9,33).

Известно, что уровень катионных белков позволяет оценить активность кислороднезависимого механизма бактерицидности нейтрофильных гранулоцитов и является показателем резистентности организма к инфекциям. Как видно из табл., при введении больших доз ЭТ-А имеются значительное дозо- и времязависимое падение уровня катионных белков нейтрофилов. Так через 2 суток после введения ЭТ-А в дозе равной 5LD50 содержание катионных белков уменьшилось в 12 раз. Падение ЛКТ принято считать неблагоприятным прогностическим признаком при различного рода тяжелых инфекционных заболеваниях и химических интоксикациях.

Наименее выражено изменение концентрации циркулирующих иммунных комплексов в сыворотке крови экспериментальных животных, наблюдающееся только при введении малых доз экзотоксина.

Таким образом, при воздействии на организм нелинейных мышей экзотоксина А синегнойной палочки наблюдаются значимые нарушения функционирования иммунной системы. Проведенные исследования свидетельствует о глубине поражения клеточного звена иммунной системы, что подтверждает раннее полученные данные [8,10,11]. Особенно следует отметить стойкое снижение неспецифической резистентности организма биообъектов во все сроки наблюдения, проявляющееся даже при воздействии сублетальных доз исследуемого токсина.