Патогенные свойства Pseudomonas aeruginosa обусловлены образованием веществ, проявляющих свойства экзотоксинов и высвобождением эндотоксинов при гибели и распаде бактериальных клеток. Экзотоксины бактерий представлены продуктами жизнедеятельности с широким спектром биологической активности, среди них основное значение имеют:
Экзотоксин А важнейший из токсинов синегнойной палочки. Это белок с Мr. 66000-72000 Д. Молекула токсина состоит из одной полипептидной цепи с 4 дисудьфидными связями, свободных сульфгидрильных групп не содержит. Характерные особенности: наличие аргинина в качестве N- концевой аминокислоты и высокое содержание кислых аминокислот. Токсин термолабилен, расщепляется трипсином, панкреатической эластазой, проназой, а так же под действием собственных протеолитических ферментов. Для синтеза in vitro необходимы хорошая аэрация и соответствующая температура (оптимум 32о С). Механизм его действия аналогичен дифтерийному токсину. Он состоит из трех доменов, один из которых фиксируется альфа-2 макроглобулиновыми рецепторами клеток, второй обеспечивает транслокацию через плазматическую мембрану, а третий ингибирует синтез белка, блокируя рост пептидной цепи на рибосомах за счет инактивации (АДФ-риболизирование) фактора элонгации (EF-2). В активации
токсина А и мембранных рецепторов участвует фурин представитель семейства клеточных протеиназ, физиологическим назначением которых является ограниченный протеолиз белков-предшественников эукариотических клеток. Действие на подопытных животных превосходит токсичность всех остальных продуктов Pseudomonas aeruginosa и проявляется в общем токсическом действии, отеках, некрозах, гипертензии с последующим коллапсом, метаболическом ацидозе, дыхательной недостаточности, параличе внутриклеточного синтеза белков. Гистологически выявляют печеночно-клеточный некроз, геморрагические поражения легких, тубулярный некроз почек.
Экоэнзим S белок с АДФ трансферазной активностью, термостабилен, инактивируется под действием денатурирующих и восстанавливающих агентов, ионов Cu+ и Fe2+. Антитела к экзотоксину А его не нейтрализуют. Образуется в двух формах: первая ферментативно активный белок с Mr. 49000 Д, вторая неактивный белок предшественник с Mr. 53000 Д. В виде очищенного детергентами препарата нетоксичен для животных. In vitro вызывает глубокие патологические процессы в легких. Токсин S продуцируется ограниченным числом штаммов и обладает меньшей болезнетворностью.
Цитотоксин оказывает выраженное цитотоксическое действие на полиморфноядерные нейтрофилы, способствует развитию нейтропении. Вызывает ультраструктурные изменения в клетках, нарушение физиологических градиентов K+, Na+, Ca2+ и глюкозы через повышение проницаемости клеточных мембран, последнее обусловливает набухание клеток и потерю крупных (например, белковых) молекул. Токсин синтезирует 96,7% культур патогенных штаммов.
Гемолизины. Pseudomonas aeruginosa образует две гемолитические субстанции термолабильный гемолизин с лецитиназной активностью (фосфолипаза С) и термостабильный гемолизин (фосфолипаза). Вызывают солюбилизацию и гидролиз фосфолипидов с образованием фосфорилхолинов источника неорганических фосфатов. Гемолизины приводят к развитию некротических поражений (особенно в печени и легких). Гемолизины продуцируют все клинические изоляты.
Эндотоксин и фактор проницаемости. Патогенетическое значение оценить трудно, так как инфекции Pseudomonas aeruginosa, сопровождающиеся диареей, отмечают редко. Вирулентные штаммы продуцируют фактор проницаемости (лабильный к нагреванию и действию трипсина), участвующий в развитии патологических процессов в тканях.
Нейраминидаза нарушает процессы метаболизма веществ, содержащих нейраминовые кислоты (например, в соединительных элементах). Нейраминидаза способна в 2-3 раза усиливать действие других токсинов.
Так же следует обратить внимание на способность Pseudomonas aeruginosa синтезировать протеолитические ферменты: нейтральная протеаза образуется в очень незначительных количествах, данные о ее субстратной специфичности и участии в патологических процессах отсутствуют.
Протеаза II (эластаза) обусловливает 75% всей протеолитической активности. Расщепляет эластин, казеин, гемоглобин, фибрин, Ig, комплемент и другие белки, но слабо действует на коллаген. Мишень пептидные связи между гидрофобными аминокислотами. Относится к металлопротеиназам и инактивируется хелатами, ионами тяжелых металлов и сывороточным B- макроглобулином. Синтезируется как связанный с клеткой профермент, аккумулирующийся в периплазматическом пространстве. Активируется путем ограничения протеолиза щелочной протеазой или готовой порцией эластазы. Обнаружена у 85 % штаммов.
Протеаза III (щелочная протеаза) гидролизует многие белки (в том числе γ-интерферон), но не расщепляет эластин. Внутривенное введение очищенного препарата вызывает кровоизлияние практически во всех внутренних органах, внутрикожное введение приводит к местным, позднее некротизирующимся кровоизлияниям.
Коллагеназа вызывает гидролиз коллагена в соединительных тканях.
Основной фактор вирулентности при инфекционных поражениях роговицы.