А. Ю. Сергеев

Институт аллергологии и клинической иммунологии, Москва.

В начало... На предыдущую страницу

Патогенез онихомикоза и вирулентность возбудителей

Долгое время, говоря о патогенности грибов при онихомикозе, имели в виду только дерматофитов. К факторам их агрессии относили кератиназы и так называемые перфорирующие органы [10, 17]. До недавнего времени считалось, что грибы недерматофиты не способны ни к лизису кератина и разрушению ороговевших структур, ни к инвазивному росту в них. Плесневые грибы недерматофиты, выделяемые по крайней мере, в 10 % случаев онихомикоза [3], рассматривались как контаминанты кожи и ногтей.

Озабоченность проблемой глубоких микозов, вызываемых как раз не дерматофитами, а дрожжевыми и плесневыми грибами, а также развитие общей микологии привели к открытию новых факторов патогеннос ти этих грибов и пересмотру, в существенной части, старой концепции патогенеза дерматомикозов и онихомикоза.

К главным факторам патогенности клинически значимых грибов относят их три свойства: выживаемость в среде макроорганизма, инвазивный рост и выработку литических ферментов. Порядок расположения этих факторов соответствует их значимости. Если гриб в принципе способен выживать и размножаться в среде макроорганизма, то при выраженном ослаблении систем его защиты инфекция состоится (пример - некоторые дрожжевые инфекции). Инвазивный рост также может идти при отсутствии или слабой активности литических ферментов (пример - мукороз). Но даже при выраженном инвазивном рос- те и активном синтезе литических ферментов неспособность противостоять элементарным защитным факторам макроорганизма сдерживает любую инфекцию. Примером этому являются дерматофиты, почти никогда не проникающие далее шиповатого слоя эпидермиса [31].

Однако при онихомикозе, протекающем в структурах, более или менее изолированных от влияния защитных факторов, способность к выживанию зачастую отходит на второй план. Основным является инвазивный рост.

Инвазивный рост более не считается прерогативой "перфорирующих" гиф, обладание которыми ранее приписывалось только дерматофитам. В настоящее время свойство инвазивного роста склонны считать принадлежащим многим, особенно быстрорастущим грибам, способным расти в мицелиальной фазе. В частности, была доказана авирулентность штаммов Candida albicans, неспособных к филаментации [29]. Способность к образованию гиф иногда рассматривается как самостоятельный фактор патогенности [24].

Тем не менее, не приходится сомневаться в том, что дерматофиты, по-видимому, лучше приспособлены к продвижению в роговых структурах. Это может быть отчасти обусловлено более прочным и упорядоченным строением их мицелия, как он представляется при микроскопии. Перфорирующие гифы, ранее считавшиеся особыми органами инвазии, представляют собой обычные гифы плесневых грибов, внедряющиеся в межклеточные промежутки.

Направление роста в точки наименьшего сопротивления - межклеточные промежутки, щели и борозды в ногтевой пластинке и ложе - является одной из характеристик инвазии в ногте. Направленный рост обеспечивается концентрацией веществ, из которых строится будущая мицелиальная клетка, у полюса материнской клетки, ориентированного на точку наименьшего сопротивления. Распределение внутриклеточных структур для направленного синтеза у грибов обеспечивает- ся компонентами цитоскелета [5].

Литические ферменты, сосредотачиваемые у ориентированного полюса клетки, призваны помогать направленной инвазии. Представляется маловероятным, что разрушение тканей может идти только за счет секретируемых литических ферментов.

Синтез кератиназ до недавнего времени также приписывался только одним дерматофитам. Представления о кератинолитической активности при микозах претерпели изменения как при дальнейшем изучении кератиназ дерматофитов, так и после открытия протеиназ у многих плесневых и дрожжевых грибов.

При изучении физиологии дерматофитов оказалось, что у них имеются несколько типов литических ферментов: щелочные сериновые протеиназы [39], способные к лизису кератина, коллагена и эластина [8] и считающиеся основными экзоферментами, а также щелочные фосфатазы, эстеразы и лейциновая ариламинидаза, частично обусловливающие вирулентность грибов [9]. T. rubrum имеет по крайней мере два протеолитических фермента, деградирующих кератин. Экспериментальные данные говорят о том, что дерматофиты могут выделять во внешнюю среду сульфит, расщепляя дисульфидные связи кератина с образованием субстратов, доступных действию щелочных протеиназ [28].

Дерматофиты обладают неодинаковой кератинолитической и протеолитической активностью. Наиболее высока она у Microsporum canis, наименьшая отмеча ется у Epidermophyton floccosum. T. mentagrophytes, вызывающий поверхностную форму онихомикоза, для чего необходимы выраженные агрессивные свойства, также отличается значительно большей литической активностью и способностью разрушать кератинизиро ванные структуры, чем T. rubrum [35]. Это, в частности, подтверждается лабораторным тестом перфорации волоса и неоднократно доказывалось в эксперименте [18].

Однако T. rubrum вызывает до 90 % от общего числа дерматофитных онихомикозов, на долю T. mentagrophytes обычно приходится не более 10 %. Очевидно, патогенность возбудителя дерматомикоза или онихомикоза определяется не только его агрессивными свойствами по отношению к ороговевшим структурам. T. rubrum вызывает хронические инфекции, отличаясь невысокой иммуногенностью и лучшей способностью выживать на поверхности эпидермиса[45].

Исследования физиологии грибов привели к открытию разных литических ферментов у плесеней, выделяемых при онихомикозе и ранее считавшихся контаминантами или возбудителями с недоказанной патогенностью.

Так у Aspergillus spp. выделены, клонированы и секвенированы эластазы: металлопротеиназа и сериновые протеиназы, ферменты, по природе и субстратной специфичности напоминающие кератиназы дерматофитов [26]. Литические ферменты A. fumigatus могут разлагать кератин [38]. У Aspergillus spp. имеются также кислые аспартатные протеиназы, продуцируемые in vivo при аспергиллезе [37].

Аспартатные протеиназы были обнаружены и у Fusarium spp.[25], однако их специфичность и роль в патогенезе микозов остаются неясными [27].

В настоящее время известны уже две кератиназы Scopulariopsis brevicaulis, одного из наиболее часто выделяемых при онихомикозе грибов [30]. Эти ферменты проявляют свойства сериновых протеиназ, как и кератиназы дерматофитов.

Candida spp. синтезируют аспартатные протеиназы, одни из главных факторов их вирулентности. В настоящее время описано около 10 протеиназ, а также фосфолипазы и другие литические ферменты. Известен эффект кавитации, когда вокруг клетки C. albicans, секретирующей эти ферменты, в эпидермисе образуются полости [36].

Литическая активность и способность к разрушению роговых структур у дерматофитов в целом выше, чем у других грибов. Часть плесневых грибов вообще неспособна к деградации кератина [4].

Дерматофиты на 30 % эффективнее разрушают ногтевые пластинки и на 20-25 % - активнее лизиру ют кератин, чем Fusarium sp. и почти на столько же -Scytalidium spp [33]. Последние являются общепризнанными самостоятельными возбудителями дерматомикозов и онихомикозов, однако, как видим, по агрессивности в отношении роговых структур уступают дерматофитам и соответствуют прочим плесневым грибам.

Однако некоторые плесневые грибы, в том числе Acremonium spp. и Fusarium oxysporum, вызывающие поверхностную (классическую белую и так называемую "черную") форму онихомикоза [19], в эксперименте разрушают ногтевые пластинки, как и T. mentagrophytes.

Реакция макроорганизма при онихомикозе

Как уже говорилось выше, в пластинке ногтя и подногтевой области грибы относительно изолированы от контакта с клетками иммунной системы. Одним из проявлений реакций иммунитета служит гиперкератоз ногтевого ложа, вызванный пролиферацией клеток эпидермиса под действием цитокинов.

Низкая иммуногенность некоторых грибов позволяет им успешно выживать на поверхности кожи и оттуда проникать в ногти. Известны отдельные механиз мы этого феномена. В частности, ферменты T. rubrum препятствуют действию хемотаксических факторов и тем самым - воспалению [13]. Допускается иммуномодуляция компонентами клеточной стенки грибов, приводящая к формированию неэффективного иммунитета.

При выраженном иммунодефиците плесневой и кандидный онихомикоз иногда служит источником диссеминированной инфекции [42]. Однако в случае дерматофитной инфекции этого не происходит [43]. Известно всего не более двадцати случаев дерматофитной инфекции, выходящей за пределы эпидермиса.

Из них большинство было вызвано видами, не встречающимися при онихомикозе и проявлялось как подкожный микоз - дерматофитная гранулема (эумицетома) [16, 40], диссеминированной инфекции не наблюдалось.

Тем не менее, некоторые отечественные исследователи высказывают мысль о том, что в патогенезе дерматофитных онихомикозов имеет место гематогенное распространение возбудителей, а персистенция возбудителя в крови или глубоких тканях может обусловливать неэффективное лечение противогрибковыми препаратами.

Эти представления ни на чем не основаны. Более того, они противоречат клиническому опыту, накопленному при изучении патогенеза плесневых микозов, глубокой и диссеминированной грибковой инфекции. Продвижение мицелиальных форм гриба в живых тканях макроорганизма сопровождается их разрушением, ишемическими и геморрагическими некрозами вследствие прорастания грибами стенок сосудов. Присут ствие грибковых клеток в крови, т.е. фактически грибковый сепсис, также не может рассматриваться как компонент патогенеза, поскольку это состояние приводило бы к тромбозам сосудов и инвазии глубоких органов. По счастью, при дерматофитных инфекциях, в отличие от кандидоза, плесневых и эндемических микозов, этого не происходит. Макроорганизм располага ет достаточным количеством защитных факторов, преодолеть которые дерматофиты не могут [11, 32].

Из этих факторов наиболее важно присутствие в плазме ненасыщенного трансферрина, конкурирующе го с грибами за жизненно необходимое для них железо [7, 23]. На втором месте по значимости стоит фагоцитоз нейтрофилами. У дерматофитов есть особый рецептор (LILA), который непосредственно распознают лейкоциты [22]. Другими защитными факторами являются иммуноглобулины класса G [21, 41] и система комплемента [12], препятствующая прорастанию конидий [20].

Проникновение дерматофитов в кровь происходит крайне редко, при врожденном или приобретенном отсутствии одного или нескольких этих факторов. В подобных условиях пациенты быстро погибают, но не от дерматофитных, а от бактериальных, кандидных и других оппортунистических инфекций.

Заключение

Патогенез онихомикоза можно представлять как борьбу растущей колонии гриба и структур ногтя, противостоящих инвазивному росту статически, за счет прочности своей структуры, и динамически, за счет постоянного обновления и смещения возбудителей к дистальному концу. Прогноз заболевания определяет ся местом внедрения гриба и во многом обеспечивает ся балансом противостоящих сил.

Предрасполагающие к онихомикозу факторы допускают заселение подногтевой ниши возбудителями с невысокой вирулентностью, от Trichophyton rubrum до Aspergillus spp. и Dematiaceae. Дерматофиты пре восходят остальные грибы в агрессивности по отношению к кератину и роговым структурам и наиболее приспособлены к обитанию в них. Однако при выраженности предрасполагающих факторов - травм, нарушения целостности ногтя и онихолизиса, медленном росте ногтя - онихомикоз оказывается по силам и плесневым грибам, широко распространенным в окружающей среде.

Результаты исследований последних лет свидетельствуют о том, что многие плесневые грибы, выделяемые при онихомикозе, являются не такими безобидны ми сапрофитами, какими они казались ранее. В дополнение ко многим случаям глубоких и диссеминированных инфекций, вызываемых плесневыми грибами, у них описаны факторы вирулентности, по природе и функциям напоминающие аналогичные факторы дерматофитов.

Новые сведения о патогенезе онихомикоза могут оказать влияние на существующие диагностические и лечебные подходы. С одной стороны, следует обратить более пристальное внимание на те виды грибов, которые ранее не считались возбудителями этого заболевания. С другой - изменить схемы противогрибковой терапии с учетом скорости роста ногтей у разных пациентов.

Литература

1 . Сергеев А. Ю. Проблема клинической оценки и классификации онихомикозов. В кн: Индекс для клинической оценки онихомикоза и расчета продолжительности терапии системными антимикотиками. М.: Внешторгиздат.- 1999.

2. Сергеев Ю. В., Сергеев А. Ю. Онихомикозы. М.: Гэотар-Медицина, 1998.

3. Сергеев Ю. В., Сергеев А. Ю. Этиологический подход к лечению онихомикозов. //Вестн. Дерматол. Венерол.- 1998.- N 2.- С. 68-71.

4. Abdel-Gawad K.M. Mycological and some physiological studies of keratinophilic and other moulds associated with sheep wool. //Microbiol. Res .- 1997.- N 152 (2).- С. 181-188.

5. Akashi T., Kanbe T., Tanaka K. The role of the cytoskeleton in the polarized growth of the germ tube in Candida albicans. //Microbiology.- 1994.- Feb N 140 ( Pt 2).- С. 271-280.

6. Apodaca G., McKerrow J.H. Regulation of Trichophyton rubrum proteolytic activity. //Infect. Immun.- 1 989.- Oct N 57(10).- С. 3081-3090.

7. Artis W.M., Wade T.R., Jones H.E. Restoration of Trichophyton mentagrophytes growth in medium depleted of metals by chelation: importance of iron. //Sabouraudia.- 1983.- N 21 (1).- С. 41-48.

8. Asahi M., Lindquist R., Fukuyama K., Apodaca G., Epstein W.L., McKerrow J.H. Purification and characterization of major extracellular proteinases from Trichophyton rubrum. //Biochem J .- 1985.- N 232 (1).- С. 139-144.

9. Brasch J., Zaldua M. Enzyme patterns of dermatophytes. //Mycoses .- 1994.- N 37 (1-2).- С. 11-16.

1 0. Brasch J. Pathogens and pathogenesis of dermatophytoses. //Hautarzt.- 1990.- Jan N 41(1).- С. 9-15.

11 . Dahl M.V. Dermatophytosis and the immune response. //J. Am. Acad. Dermatol .- 1994.- N 31 (3 Pt 2).- С . 34-41.

1 2. Dahl M.V. Immunological resistance to dermatophyte infections. //Adv. Dermatol .- 1987.- N 2.- С. 305-320.

1 3. Davies R.R., Zaini F. Enzymic activities of Trichophyton rubrum and the chemotaxis of polymorphonuclear leucocytes. //Sabouraudia.- 1984.- N 22(3).- С. 235-241

1 4. Dawber R. P. The ultrastructure and growth of human nails. //Arch. Dermatol. Res.- 1980.- N 269(2).- С. 1 97-204.

1 5. Dawber R. P., De Berker D., Baran R. Science of nail apparatus. In: Diseases of nails and their management. Second edition. Eds. Baran R., Dawber R.P.. London: Blackwell Science.- 1994.

1 6. Demidovich C.W., Kornfeld B.W., Gentry R.H., Fitzpatrick J.E. Deep dermatophyte infection with chronic draining nodules in an immunocompromised patient. //Cutis.- 1995.- N 55(4).- С. 237-240.

1 7. Goslen J., Kobayashi G. Mycologic infections. In: dermatology in general medicine. Third edition. Eds. Fitzpatrick T. B. et al. NY: McGraw Hill.- 1987.

1 8. Guarro J., Figueras J., Cano J. [Degradation of human hair in vitro by Trichophyton mentagrophytes]. // Microbiologia .- 1988.- N 4 (1).- С. 29-37.

1 9. Hay R., Baran R., Hanecke E. Fungal and other infections involving the nail apparatus. In: Diseases of nails and their management. Second edition. Eds. Baran R., Dawber R. P. Blackwell Science.- 1994.

20. Hernandez A.D., Reece R.E., Zucker A.H. Trichophyton mentagrophytes spores differ from mycelia in their ability to induce pustules and activate complement. //J. Invest. Dermatol.- 1986.- N 87 (6).- С. 683-687. 21. Honbo S., Jones H.E., Artis W.M. Chronic dermatophyte infection: evaluation of the Ig class-specific antibody response reactive with polysaccharide and peptide antigens derived from Trichophyton mentagrophytes. //J. Invest. Dermatol.- 1984.- N 82 (3).- С. 287-290.

22. Kahlke B., Brasch J., Christophers E., Schroder J.M. Dermatophytes contain a novel lipid-like leukocyte activator. //J. Invest. Dermatol .- 1996.- N 107 (1).- С. 108-112.

23. King R.D., Khan H.A., Foye J.C., Greenberg J.H., Jones H.E. Transferrin, iron, and dermatophytes. I. Serum dematophyte inhibitory component definitively identified as unsaturated transferrin. //J. Lab. Clin. Med .- 1 975.- N 86 (2).- С. 204-212.

24. Kobayashi S.D., Cutler J.E. Candida albicans hyphal formation and virulence: is there a clearly defined role? //Trends Microbiol.- 1998.- Mar N 6(3).- С. 92-94.

25. Kolaczkowska M.K., Wieczorek M., Polanowski A. An aspartic proteinase from Fusarium moniliforme. Purification and general properties. //Eur. J. Biochem.- 1983.- N 132 (3).- С. 557-561.

26. Kolattukudy P. E., Lee J., Rogers L., Zimmerman P., Ceselski S., Fox B., Stein B., Copelan E. Evidence for possible involvement of an elastolytic serine protease in aspergillosis. //Infect. Immun.- 1993.- N 61.- С. 2357-2368.

27. Kuczek M., Nowak K., Kolaczkowska M. Specificity of acid protease from Fusarium moniliforme. //Acta Biochim. Pol .- 1983.- N 30 (1).- С. 3-10.

28. Kunert J. Keratin decomposition by dermatophytes. II. Presence of s-sulfocysteine and cysteic acid in soluble decomposition products. //Z. Allg. Mikrobiol .- 1976.- N 16 (2).- С. 97-105.

29. Lo H.J., Kоhler J.R., DiDomenico B., Loebenberg D., Cacciapuoti A., Fink G.R. Nonfilamentous C. albicans mutants are avirulent.//Cell.- 1997.- Sep N 5(90).- С. 939-949.

30. Malviya H.K., Rajak R.C., Hasija S.K. Purification and partial characterization of two extracellular keratinases of Scopulariopsis brevicaulis. //Mycopathologia.- 1992.- N 119 (3).- С. 161-165.

31. Odom R. Pathophysiology of dermatophyte infections. //J. Am. Acad. Dermatol.- 1993.- May N 28(5 Pt 1 ).- С2-S.

32. Ogawa H., Summerbell R.C., Clemons K.V., Koga T., Ran Y.P., Rashid A., Sohnle P.G., Stevens D.A., Tsuboi R. Dermatophytes and host defence in cutaneous mycoses. //Med. Mycol.- 1998.- N 36 (Suppl. 1 ).- С. 166-173.

33. Oycka C.A., Gugnani H.C. Keratin degradation by Scytalidium species and Fusarium solani. //Mycoses.- 1 998.- N 41(1-2).- С. 73-76.

34. Rashid A., Scott E., Richardson M.D. Early events in the invasion of the human nail plate by Trichophyton mentagrophytes. //Br. J. Dermatol.- 1995.- Dec N 133 (6).- С. 932-940.

35. Rashid A., Scott E.M., Richardson M.D. Inhibitory effect of terbinafine on the invasion of nails by Trichophyton mentagrophytes. //J. Am. Acad. Dermatol.- 1995.- N 33 (5 Pt 1).- С. 718-723.

36. Ray T.L., Payne C.D. Scanning electron microscopy of epidermal adherence and cavitation in murine candidiasis: a role for Candida acid proteinase. //Infect. Immun.- 1988.- Aug N 56(8).- С. 1942-1949. 37. Reichard U., Eiffert Н., Ruchel R. Purification and characterization of an extracellular aspartic proteinase from Aspergillus fumigatus. //J. Med. Vet. Mycol.- 1994.- N 32.- С. 427-436.

38. Santos R., Firmino A., de Sa C.M., Felix C.R. Keratinolytic activity of Aspergillus fumigatus fresenius. // Curr. Microbiol.- 1996.- N 33 (6).- С. 364-370.

39. Sanyal A.K., Das S.K., Banerjee A.B. Purification and partial characterization of an exocellular proteinase from Trichophyton rubrum. //Sabouraudia.- 1985.- N 23 (3).- С. 165-178.

40. Sommer S., Barton R.C., Wilkinson S.M., Merchant W.J., Evans E.G., Moore M.K. Microbiological and molecular diagnosis of deep localized cutaneous infection with Trichophyton mentagrophytes. //Br. J. Dermatol.- 1999.- N 141(2).- С. 323-325.

41. Svejgaard E. Humoral antibody responses in the immunopathogenesis of dermatophytosis. //Acta Derm. Venereol. Suppl.- 1986.- N 12.- С. 185-191.

42. Vazquez J.A., Lundstrom T., Dembry L., Chandrasekar P., Boikov D., Parri M.B., Zervos M.J. Invasive Candida guilliermondii infection: in vitro susceptibility studies and molecular analysis. //Bone Marrow Transplant.- 1995.- Dec N 16 (6).- С. 849-853 43. Wagner D.K., Sohnle P.G. Cutaneous defense mechanisms against fungi. In: Fungal Disease, Eds. Jacobs PH and Nall L.- NY.: Marcel Dekker.- 1997.- С. 161-183.

44. Zaias N., Drachman D. A method for the determination of drug effectiveness in onychomycosis. Trials with ketoconazole and griseofulvin ultramicrosize. //J. Am. Acad. Dermatol.- 1983.- Dec N 9 (6).- С. 912-919.

45. Zaias N., Rebell G. Chronic dermatophytosis syndrome due to Trichophyton rubrum. //Int. J. Dermatol.- 1 996.- Sep N 35 (9).- С. 614-617.

46. Zaias N. Onychomycosis. //Arch. Dermatol.- 1972.- N 105 (2).- С. 263-274.