Фузобактерії: друзі чи вороги?

Згідно з прийнятою в мікробіології класифікацією, фузобактерії є прокаріотами і являють собою грамнегативні анаеробні бактерії, що живуть в організмі людини та інших ссавців, будучи частиною постійного нормального мікробіоценозу або мікрофлори. Їхня родина – Fusobacteriaceae – налічує понад півтора десятка видів.

[ 1 ] [ 2 ], [ 3 ]

Морфологія фузобактерій та особливості їхнього метаболізму

Фузобактерії мають одноклітинну, веретеноподібну структуру (fusus латиною) завдяки загостреним кінцям з обох боків. Палички можуть бути товстими та тонкими, прямими та вигнутими, а також ниткоподібними. Довжина цих бактерій коливається від 0,0005 до 0,008 мм, і вони не мають органів руху, хоча деякі джерела стверджують, що у них є перитрихальні (розташовані по всій поверхні) джгутики.

Бактеріологи зазначають, що ці мікроорганізми не утворюють спор, тобто у разі погіршення умов життя вони не можуть перетворитися на клітини з щільною оболонкою. Фузобактерії розмножуються шляхом мітотичного поділу однієї клітини на дві з горизонтальним перенесенням генів, зосереджених у нуклеоїді.

Морфологія фузобактерій частково визначає місця проживання їхніх колоній: слизові оболонки ротової порожнини, дихальних шляхів, урогенітальної області та нижньої частини травного тракту – товстого кишечника. Їх присутність у крові не встановлена, але фузобактерії цього не потребують, оскільки отримують поживні речовини шляхом олійного бродіння глюкози, сахарози, мальтози та деяких амінокислот.

Отже, основою метаболізму цих мікроорганізмів є біохімічний процес анаеробної (без кисню) дисиміляції вуглеводів під впливом ферментів. Метаболітами є низькомолекулярна масляна (бутанова) кислота, вуглекислий газ та водень. Для отримання енергії бактеріям потрібен водень, іони якого приймаються поверхневим білком фузобактерій адгезином А (FadA), а потім переміщуються в клітину.

До речі, масляна кислота дуже важлива для підтримки кишкового гомеостазу (всмоктування води та електролітів) та для регенерації клітин слизового епітелію; лікарі встановили зв'язок між дефіцитом цієї кислоти в кишечнику та розвитком місцевих запальних патологій (наприклад, виразкового коліту). Окрім фузобактерій, масляну кислоту виробляють бактерії роду Clostridium.

Про умовну патогенність фузобактерій

Фузобактерії, як і більшість грамнегативних анаеробів, вважаються бактеріологами умовно-патогенними, але є штами, підвищена патогенність яких учені вже не сумніваються. Зокрема, це Fusobacterium necrophorum, яка мешкає в ротовій порожнині та кишечнику, і Fusobacterium nucleatum, яка обрала зубний наліт своїм середовищем існування.

Як працює їхній патогенний механізм? Зовнішня поверхня цитоплазматичної мембрани фузобактерій складається з полімеризованих жирів, білків та вуглеводів у формі ліпополісахаридів, які є бактеріальними токсичними речовинами (ендотоксинами) та, водночас, антигенами. Тобто ці сполуки викликають імунну відповідь організму та запальну реакцію без очевидного екзогенного (зовнішнього) впливу на окремі системи та органи.

Існує думка, що патогенність деяких бактерій родини Fusobacteriaceae проявляється лише у разі ослаблення імунітету, проте слід враховувати, що вони мають здатність бути високоагресивними, оскільки фузобактерії виробляють фосфоліпазу А – фермент, який розщеплює ліпіди клітинних мембран і відкриває доступ бактеріям до клітин усіх тканин. Але мікроорганізми, як правило, не використовують цей фермент «окрема», а за наявності патогенних мікроорганізмів активність значно зростає. При пошкодженні слизової оболонки стрептококом або стафілококом фузобактерії, скориставшись нагодою, проникають глибше та викликають некротичне запалення тканин. Найбільш показовим прикладом такого синергетичного ефекту є гангренозний фарингіт (або ангіна Сімановського-Плаута-Венсана), який виникає внаслідок інфікування слизової оболонки грамнегативними бактеріями Spirochaetales Borrelia vincentii, Prevotella intermedia та Fusobacterium nucleatum.

Які захворювання викликають фузобактерії?

Тепер перерахуємо деякі захворювання, спричинені фузобактеріями, а точніше, патології, що розвиваються за їхньої більш ніж активної участі. До них лікарі відносять наступні:

• пульпіт каріозних зубів;
• гінгівіт;
• захворювання пародонту (пародонтит);
• остеомієліт щелепи;
• флегмони різної локалізації;
• тонзиліт і паратонзиліт (флегмонозна ангіна);
• хронічний синусит;
• ретрофарингеальний абсцес після стрептококового тонзиліту з некрозом та сепсисом (синдром Лем'єра);
• бронхоектазія;
• гнійна пневмонія;
• абсцес легені;
• емпієма плеври;
• абсцеси головного мозку;
• гнійне запалення органів черевної порожнини;
• ерозивний баланіт та баланопостит;
• гострий кольпіт (вагініт) і вульвіт;
• гнійно-септичні ускладнення медикаментозних абортів;
• виразковий коліт;
• Хвороба Крона;
• сепсис.

Дослідники з Гарвардської медичної школи та Інституту раку Дана-Фабера провели геномний аналіз пухлин колоректального раку та виявили в них аномально велику кількість фузобактерій F. nucleatum. На сьогоднішній день тривають дослідження, спрямовані на підтвердження (або спростування) гіпотези про те, що фузобактерії беруть участь у розвитку раку товстої та прямої кишки. Річ у тім, що поверхневий білок бактерій адгезин А (про який ми згадували вище) зв'язується з трансмембранним глікопротеїном епітеліальних клітин людини E-кадгерином. Цей білок забезпечує міжклітинну адгезію в наших тканинах і може «склеювати» ракові клітини, запобігаючи їхньому вторгненню. Але фузобактерії нейтралізують його, в результаті чого починається безперешкодне розмноження ракових клітин. [ 4 ], [ 5 ]

Лікування фузобактерій

Лікування фузобактеріозу, а точніше, медикаментозна терапія фузобактеріальних захворювань, проводиться антибіотиками.

Серед антибактеріальних препаратів лікарі віддають перевагу тим, які найбільш активні проти F. nucleatum та F. Necrophorum: кліндаміцин, карбеніцилін, цефокситин, цефоперазон, цефамандол, фосфіміцин, орнідазол. Призначення конкретного препарату, природно, залежить від діагнозу та клінічної картини захворювання.

Карбеніцилін (торгові назви: Карбецин, Фугацилін, Мікроцилін, Піоціаніл та ін.) діє лише на грамнегативні бактерії та застосовується у випадках перитоніту, сепсису, менінгіту, остеомієліту у складі комплексної терапії.

Цефалоспориновий антибіотик другого покоління Цефокситин (Мефоксин, Атралькситин, Бонцефін) рекомендований при широкому спектрі захворювань бактеріальної етіології, включаючи тонзиліт, пневмонію, інфекції сечовивідних шляхів, кісток, суглобів, шкіри, м’яких тканин; його призначають для профілактики інфекційних ускладнень після хірургічного втручання.

А препарат Фосфоміцин (Фосфоміцин трометамол, Монурал, Урофосфабол) застосовується при урологічних бактеріозах – рецидивуючому циститі або неспецифічному уретриті (одноразова доза 3 г).

На початку статті ми обіцяли з'ясувати ступінь небезпеки для людини крихітної одноклітинної фузобактерії. Так, вона може бути патогенною, але, з іншого боку, людина не може позбутися її присутності в мікрофлорі.