Введение

Вид бактерии Treponema pallidum, ранее известный как Spirochaeta pallida, является микроаэрофильной спирохетной бактерией с подвидами, вызывающими заболевания сифилис, беджель (также известный как эндемический сифилис) и фрамбезия. Она передается исключительно между людьми. Это спирально закрученный микроорганизм, обычно длиной 6–15 мкм и шириной 0,1–0,2 мкм. Трепонемы имеют цитоплазматическую и наружную мембраны. При использовании световой микроскопии трепонемы видны только при использовании темного поля зрения. T. pallidum состоит из трех подвидов: T. p. pallidum, T. p. endemicum и T. p. pertenue, каждый из которых связан с определенным заболеванием.

Внешняя мембрана

Внешняя мембрана (OM) *T. pallidum* обладает рядом особенностей, которые исторически затрудняли её изучение. К ним относятся, в частности, низкое содержание белка, хрупкость и меньшее количество генных последовательностей, связанных с внешними мембранами других грамотрицательных бактерий. Достигнут прогресс благодаря геномному секвенированию и современным вычислительным моделям. Белки внешней мембраны трепонемы играют ключевую роль в патогенезе, персистенции и стратегиях иммунного уклонения бактерии. Относительно низкое содержание белка затрудняет распознавание антигенов иммунной системой, а существующие белки выступают за пределы ОМ, обеспечивая её взаимодействие с организмом хозяина.

TP0965

TP0965 – это белок, критически важный для слияния мембран у *T. pallidum*, который локализован в периплазме. TP0965 вызывает дисфункцию эндотелиального барьера – отличительный признак поздних стадий патогенеза сифилиса. Он делает это, снижая экспрессию белков плотных контактов, что, в свою очередь, повышает экспрессию молекул адгезии и проницаемость эндотелиальных клеток, что в конечном итоге приводит к нарушению целостности эндотелиального слоя.

TP0453

TP0453 – это белок, состоящий из 287 аминокислот, ассоциированный с внутренней мембраной внешней мембраны микроорганизма. Этот белок не обладает развитой бета-структурой, типичной для других мембранных белков, и не пронизывает внешнюю мембрану. Предполагается, что функция этого белка связана с регуляцией поступления питательных веществ.

TP0624

Белки, содержащие домен внешнего мембранного белка А (OmpA), необходимы для поддержания структурной целостности грамотрицательных бактерий. Эти домены содержат участки связывания с пептидогликаном, что создает «структурный мост между пептидогликановым слоем и внешней мембраной». Предполагается, что белок TP0624, обнаруженный у T. pallidum, облегчает эту структурную связь, а также взаимодействие между белками внешней мембраны и соответствующими доменами на тонком слое пептидогликана. Вариация антигена TprK регулируется генной конверсией. Таким образом, фрагменты семи вариабельных регионов (V1–V7), присутствующих в TprK, и 53 донорных участков TprD могут быть скомбинированы для создания новых структурированных последовательностей. Вариация антигена TprK может помочь T. pallidum избежать сильной иммунной реакции хозяина и также может позволить повторное заражение. Это возможно, поскольку новообразованные белки могут избегать специфического распознавания антителами. Отсутствие возможности выращивать и поддерживать бактерии в лабораторных условиях значительно затрудняло изучение их метаболизма и чувствительности к антимикробным препаратам. Однако успешное длительное культивирование T. pallidum in vitro было зарегистрировано в 2017 году. Использовалась среда TpCM 2 – модификация более простых сред, которые ранее обеспечивали лишь несколько недель роста культуры. Однако непрерывные попытки вырастить T. pallidum в аксенической культуре не увенчались успехом, что указывает на то, что он не соответствует постулатам Коха. Вероятная причина – сильная адаптация организма к обитанию в тканях млекопитающих, что привело к уменьшению генома и значительным нарушениям метаболических и биосинтетических функций. Около 92,9% ДНК было определено как открытые рамки считывания, 55% из которых имели предсказанные биологические функции. T. pallidum невозможно получить в чистой культуре, что делает секвенирование важным инструментом для заполнения пробелов в понимании функций этого микроба. Было установлено, что T. pallidum зависит от хозяина во многих молекулах, обычно обеспечиваемых биосинтетическими путями, и ему не хватает генов, ответственных за кодирование ключевых ферментов окислительного фосфорилирования и цикла трикарбоновых кислот. Уменьшенный геном группы T. pallidum, вероятно, является результатом различных адаптаций, в результате которых он утратил способность синтезировать жирные кислоты, нуклеиновые кислоты и аминокислоты, полагаясь вместо этого на эти материалы от хозяев-млекопитающих. T. pallidum обладает одним из самых маленьких бактериальных геномов и ограниченными метаболическими возможностями, что отражает его адаптацию посредством редукции генома к богатой среде тканей млекопитающих. T. pallidum характеризуется спиральной формой, напоминающей штопор. Чтобы избежать атаки антител, на внешней оболочке мембраны клетки представлено мало белков. Его хромосома состоит примерно из 1000 килобаз пар и имеет кольцевую структуру со средним содержанием G + C 52,8%. Секвенирование выявило комплекс из 12 белков, а некоторые предполагаемые гемолизины являются потенциальными факторами вирулентности T. pallidum. Считается, что эти факторы вирулентности способствуют способности бактерии уклоняться от иммунной системы и вызывать заболевание.

Клиническое значение

Клинические проявления сифилиса, яуза и беджеля развиваются в несколько стадий, поражающих кожу. Кожные поражения, наблюдаемые на ранних стадиях, могут сохраняться в течение недель или месяцев. Эти поражения высоко заразны, а спирохеты, содержащиеся в них, передаются при прямом контакте. Поражения регрессируют по мере развития иммунного ответа против *T. pallidum*. Возникающая латентная стадия во многих случаях может длиться всю жизнь. В некоторых случаях болезнь выходит из латентного состояния и переходит в третичную фазу, характеризующуюся деструктивными поражениями кожи, костей и хрящей. В отличие от яуза и беджеля, сифилис в третичной стадии часто поражает также сердце, глаза и нервную систему. Геликоидная структура *T. pallidum* позволяет ей двигаться по спирали через слизистые оболочки или проникать через микроскопические повреждения кожи. У женщин начальное поражение обычно локализуется на больших половых губах, стенках влагалища или шейке матки; у мужчин – на стержне или головке полового члена.

Лабораторная идентификация

Treponema pallidum впервые была обнаружена под микроскопом в сифилитических шанкрах Фрицем Шаудинном и Эрихом Хоффманом в больнице Charité в Берлине в 1905 году. Эту бактерию можно выявить с помощью специальных окрасок, таких как крашение по Дитерле. T. pallidum также обнаруживается серологически, включая нетрепонемальные тесты VDRL и реакцию быстрого плазменного реагина, а также трепонемальные антитела (FTA ABS), реакцию иммобилизации бледной трепонемы и TPHA-тест на сифилис.

Лечение

В начале 1940-х годов использование кроличьих моделей в сочетании с пенициллином позволило проводить длительное медикаментозное лечение. Эти эксперименты заложили основу, которую современные ученые используют для терапии сифилиса. Пенициллин способен подавлять T. pallidum в течение 6–8 часов, однако клетки все еще сохраняются в лимфатических узлах и регенерируют. Пенициллин – не единственный препарат, способный подавлять T. pallidum; можно использовать любые β-лактамные антибиотики или макролиды. Штамм T. pallidum 14 обладает врожденной устойчивостью к некоторым макролидам, включая эритромицин и азитромицин. Считается, что устойчивость штамма T. pallidum 14 к макролидам обусловлена точечной мутацией, повышающей жизнеспособность организма. Многие схемы лечения сифилиса приводят лишь к бактериостатическому эффекту, если только для достижения бактерицидного эффекта не используются более высокие концентрации пенициллина, а также из-за того, что белки внешней мембраны T. pallidum не были однозначно идентифицированы. В отличие от них, некоторые известные антигены являются внутриклеточными, и антитела неэффективны для элиминации инфекции. В прошлом веке было разработано несколько прототипов, и хотя ни один из них не обеспечивал защиту от инфекции, некоторые препятствовали распространению бактерий в отдаленные органы и способствовали ускоренному заживлению.