Почему организм не уничтожает грибок кожи: биологические механизмы
Биологические механизмы, почему организм не может самостоятельно уничтожить грибковую инфекцию на коже. Узнайте о причинах и путях решения.
Почему организм не способен самостоятельно уничтожить грибковую инфекцию на коже? Какие биологические механизмы мешают естественной борьбе с грибком?
Организм не способен самостоятельно уничтожить грибковую инфекцию на коже из-за сложных биологических механизмов, которые грибки используют для уклонения от иммунной системы. Эти механизмы включают выработку токсинов, нарушение сигнальных путей, формирование биопленок и изменение клеточной структуры, что позволяет грибкам избегать распознавания и уничтожения иммунными клетками.
Содержание
- Основные причины неспособности организма бороться с грибком
- Роль глиотоксина в подавлении иммунного ответа
- Дисфункция нейтрофилов при грибковых инфекциях
- Нарушение работы Т-лимфоцитов
- Механизмы уклонения грибков от иммунной системы
- Нарушение кожного барьера и антимикробных механизмов
- Факторы, повышающие риск грибковых инфекций
- Источники
- Заключение
Основные причины неспособности организма бороться с грибком
Грибковые инфекции на коже, такие как кандидоз, дерматофития и отрубевидный лишай, представляют серьезную проблему для здоровья человека, несмотря на наличие развитой иммунной системы. Основная причина неспособности организма самостоятельно уничтожить грибковую инфекцию заключается в сложных эволюционных адаптациях, которые патогенные грибки выработали за миллионы лет сосуществования с человеческим организмом. Эти механизмы позволяют грибкам не только избегать распознавания иммунной системой, но и активно подавлять иммунный ответ, создавая благоприятные условия для своего размножения и распространения.
Одним из ключевых факторов является способность грибков образовывать биопленки – сложные трехмерные структуры, состоящие из микотоксинов и клеточных стенок, которые создают физический барьер для иммунных клеток. Биопленки значительно снижают эффективность фагоцитоза – процесса поглощения и уничтожения патогенов клетками иммунной системы. В результате нейтрофилы и макрофаги не могут эффективно взаимодействовать с грибковыми клетками, даже если они успешно проникают в очек инфекции.
Еще одной важной причиной является химическая модификация клеточной поверхности грибков. Многие патогенные грибки, включая Candida albicans и виды рода Aspergillus, производят специальные белки и углеводы, которые маскируют их от иммунных рецепторов. Эти молекулы мешают распознаванию грибковых клеток Toll-подобными рецепторами (TLR), которые являются ключевыми сенсорами иммунной системы для обнаружения патогенов.
Роль глиотоксина в подавлении иммунного ответа
Глиотоксин – это мощный микотоксин, вырабатываемый некоторыми видами грибков, особенно Aspergillus fumigatus, который играет критическую роль в подавлении иммунного ответа организма. Этот токсин ингибирует выработку вещества‑мессенджера в нейтрофильных гранулоцитах, что препятствует отправке сигнала другим иммунным клеткам. Как отмечают исследователи, глиотоксин блокирует фермент LTA4 гидролазу, ответственный за превращение LTA4 в LTB4. В результате не формируется сигнал, который бы мобилизовал иммунные клетки к месту инфекции.
Когда нейтрофилы вступают в контакт с клетками грибка, они высвобождают в кровь сигнальные молекулы, именуемые лейкотриеном В4. Это соединение привлекает прочие иммунные клетки, которые должны сконцентрироваться в достаточном количестве и обезвредить грибок. Однако исследования показывают, что в случае инвазии Аспергилла дымящего этого не происходит, так как глиотоксин угнетает способность грануцитов к секреции лейкотриена В4.
Интересно, что глиотоксин не только нарушает коммуникацию между иммунными клетками, но и напрямую токсичен для них. Он вызывает окислительный стресс в нейтрофилах, приводя к их апоптозу – программируемой клеточной смерти. Это двойное воздействие: с одной стороны, грибок избегает мобилизации иммунной системы, а с другой – уничтожает уже привлеченные защитные клетки. Такой механизм делает грибковые инфекции, особенно вызванные Aspergillus, особенно опасными для лиц с ослабленным иммунитетом.
Механизм действия глиотоксина настолько эффективен, что он стал предметом многочисленных исследований, направленных на разработку методов его нейтрализации. Ученые изучают возможность создания ингибиторов глиотоксина, которые могли бы восстановить нормальный иммунный ответ при грибковых инфекциях.
Дисфункция нейтрофилов при грибковых инфекциях
Нейтрофилы являются ключевым элементом первой линии защиты организма против грибковых инфекций, при низком уровне нейтрофилов (≤0,5 × 10⁹ л⁻¹) способность к фагоцитозу и к образованию реактивных кислородных соединений резко падает, что позволяет грибкам распространяться в кровь и органы. Эти иммунные клетки обладают уникальной способностью распознавать и уничтожать патогенные грибки через несколько механизмов, включая фагоцитоз, выброс антибактериальных пептидов и образование реактивных кислородных соединений.
Однако грибки выработали несколько стратегий для избегания нейтрофильной атаки. Во‑первых, многие патогенные грибки, включая Candida albicans, способны менять свою форму – от дрожжевой к псевдоподовой. Эта морфологическая трансформация позволяет им легче уклоняться от фагоцитоза, так как измененная форма сложнее для распознавания и поглощения нейтрофилами.
Во‑вторых, грибки производят специальные ферменты, которые разрушают токсичные вещества, выделяемые нейтрофилами. Например, Candida albicans вырабатывает каталазу и супероксиддисмутазу, которые нейтрализуют реактивные кислородные соединения – мощные окислители, которые нейтрофилы используют для уничтожения патогенов. Кроме того, некоторые грибки выделяют ингибиторы протеаз, которые блокируют действие ферментов, нейтрофилов, необходимых для разрушения клеточной стенки грибка.
Еще одной важной проблемой является дисфункция нейтрофилов при хронических заболеваниях и приеме лекарств. Глюкокортикостероиды, широко используемые для лечения воспалительных заболеваний, подавляют функцию нейтрофилов, снижая их способность к хемотаксису – движению к месту инфекции. Кроме того, при диабете и других метаболических нарушениях наблюдается нарушение нормального функционирования нейтрофилов, что объясняет повышенную восприимчивость к грибковым инфекциям у пациентов с этими заболеваниями.
Нарушение работы Т-лимфоцитов
Т-лимфоциты, особенно CD4⁺, играют критическую роль в контроле грибковых инфекций, участвуя в активации макрофагов и в выработке цитокинов, необходимых для борьбы с патогенами. Эти иммунные клетки координируют адаптивный иммунный ответ, обеспечивая эффективное взаимодействие между различными компонентами иммунной системы при грибковых инфекциях.
Однако грибки выработали несколько механизмов для избегания Т‑клеточного контроля. Во‑первых, многие патогенные грибки способны подавлять антиген‑презентирующие клетки, мешая им эффективно представлять антигены Т‑лимфоцитам. Это приводит к недостаточной активации Т‑клеток и снижению эффективности иммунного ответа.
Во‑вторых, грибки могут влиять на дифференцировку Т‑хелперов, смещая баланс в сторону про‑воспалительных или противовоспалительных цитокинов в зависимости от своих нужд. Например, Candida albicans может стимулировать развитие Th17‑клеток, которые важны для защиты против грибков, но при этом подавлять развитие регуляторных Т‑клеток, что приводит к хроническому воспалению и повреждению тканей.
Особенно уязвимы к грибковым инфекциям пациенты с ВИЧ‑инфекцией, у которых наблюдается значительное снижение количества и функции CD4⁺ Т‑лимфоцитов. Эти пациенты часто страдают от тяжелых грибковых инфекций, включая кандидоз пищевода и криптококковый менингит, что подтверждает важную роль Т‑лимфоцитов в контроле грибковых патогенов.
Глюкокортикостероиды, применяемые для лечения аутоиммунных заболеваний и воспаления, также подавляют функцию Т‑лимфоцитов, снижая их способность активироваться и производить необходимые цитокины. Это объясняет повышенную частоту грибковых инфекций у пациентов, принимающих эти препараты.
Механизмы уклонения грибков от иммунной системы
Патогенные грибки выработали целый ряд эволюционно отработанных механизмов для уклонения от иммунной системы человека, что делает их особенно опасными патогенами. Эти механизмы включают как пассивные стратегии, основанные на физической защите, так и активные методы, направленные на прямое подавление иммунного ответа.
Одним из наиболее эффективных механизмов является образование биопленок. Биопленки представляют собой сложные трехмерные структуры, состоящие из грибковых клеток, окруженных матрицей из экзополисахаридов, белков и ДНК. Эта структура создает физический барьер, который препятствует проникновению иммунных клеток к грибковым клеткам и снижает эффективность противогрибковых препаратов. Кроме того, биопленки изменяют метаболическую активность грибков, делая их более устойчивыми к стрессу и иммунным атакам.
Еще одним важным механизмом уклонения является изменение клеточной поверхности грибков. Многие патогенные грибки способны модифицировать свою клеточную стенку, добавляя к ней специфические молекулы, которые маскируют их от иммунных рецепторов. Например, некоторые виды грибков вырабатывают специфические маннозы, которые связываются с ингибиторами комплемента, предотвращая активацию комплементной системы – важного компонента врожденного иммунитета.
Грибки также используют стратегию «маскировки», производя молекулы, сходные с человеческими белками. Эти молекулы связываются с иммунными рецепторами, но не активируют их, что приводит к анергии – состоянию функционального «выключения» иммунных клеток. В результате иммунная система не распознает грибковый патоген и не launches соответствующий ответ.
Нарушение кожного барьера и антимикробных механизмов
Кожа является первым и важнейшим барьером против грибковых инфекций, и нарушение ее целостности или функции значительно повышает риск развития грибковых поражений. Кератиноциты – основные клетки кожи – играют ключевую роль в защите от грибков, выделяя антимикробные пептиды (β‑дефензины, кателипидины), которые убивают грибки и подавляют их рост.
Однако грибки выработали несколько стратегий для преодоления этой защиты. Во‑первых, многие патогенные грибки способны разрушать антимикробные пептиды с помощью специальных ферментов. Например, некоторые виды Candida вырабатывают протеазы, которые расщепляют β‑дефензины, значительно снижая их антимикробную активность.
Во‑вторых, грибки могут влиять на кератиноциты, изменяя их нормальную функцию. При взаимодействии с грибковыми клетками кератиноциты могут изменять профиль выделяемых цитокинов, что приводит к хроническому воспалению и повреждению тканей. Кроме того, некоторые грибки способны индуцировать апоптоз кератиноцитов, нарушая целостность кожного барьера и облегчая собственное проникновение в более глубокие слои кожи.
Факторы, мешающие врожденной защите, включают темный клеточный стенок (пептидогликаны, маннозы), которые скрывают патогенные мириады от PRR (патогенс‑распознающих рецепторов), меланин и псевдоперегиб, которые защищают от реактивных кислородных соединений (ROS), и формирование биофильма, которое препятствует проникновению фагоцитов.
Дефекты в работе антимикробных механизмов кожи могут быть как врожденными, так и приобретенными. Врожденные дефекты, например, дефект IL‑17/IL‑22 (STAT3‑недостаточность), приводят к хронической мицитозу кожи, а дефект CARD9 увеличивает восприимчивость к дерматофитам. Приобретенные нарушения часто связаны с хроническими заболеваниями, такими как диабет, или с приемом лекарств, например, глюкокортикостероидов, которые подавляют местный иммунный ответ.
Факторы, повышающие риск грибковых инфекций
Несмотря на наличие развитой иммунной системы, многие люди страдают от грибковых инфекций кожи, и этому способствуют различные факторы риска. Понимание этих факторов важно для профилактики и эффективного лечения грибковых поражений.
Хронические заболевания, такие как диабет, ишемия ног и венозная недостаточность, значительно повышают риск развития грибковых инфекций. При диабете наблюдается нарушение функции нейтрофилов и снижение местного иммунитета, что создает благоприятные условия для размножения грибков. Кроме того, диабет часто сопровождается нейропатией, что приводит к сухости кожи и появлению трещин – идеальных входных ворот для грибковых инфекций.
Возраст также является важным фактором риска. С возрастом снижается функция как врожденного, так и адаптивного иммунитета, что объясняет повышенную частоту грибковых инфекций у пожилых людей. Кроме того, с возрастом часто наблюдается снижение функции сальных желез кожи, что приводит к сухости кожи и нарушению ее барьерной функции.
Иммунодепрессия, естественная (беременность, менструация) или искусственная (прием иммуносупрессоров, ВИЧ‑инфекция), является одним из самых сильных факторов риска грибковых инфекций. Прием глюкокортикостероидов, который часто необходим при лечении аутоиммунных заболеваний и аллергии, подавляет функцию нейтрофилов и Т‑лимфоцитов, значительно снижая способность организма бороться с грибками.
Экологические факторы также играют важную роль. Повышенная влажность, тесное контактное взаимодействие и использование общей одежды или обуви способствуют распространению грибковых инфекций. Особенно подвержены риску люди, чья профессия связана с постоянным контактом с водой или людьми, например, работники бассейнов, саун и медицинские работники.
Источники
- Исследование глиотоксина при грибковых инфекциях — Подробный механизм действия глиотоксина на иммунную систему: https://evocentr.ru/kak-gribok-grobit-nashu-immunnuyu-sistemu/
- Грибковые инфекции при нарушенном иммунитете — Комплексный анализ роли нейтрофилов и Т‑лимфоцитов в борьбе с грибками: https://www.rmj.ru/articles/obshchie-stati/GRIBKOVYE_INFEKCII_U_PACIENTOV_S_NARUShENNYM_IMMUNITETOM/
- Грибковые заболевания кожи: симптомы и лечение — Клинический подход к грибковым инфекциям кожи и факторам риска: https://medsi.ru/articles/gribkovye-zabolevaniya-kozhi-simptomy-i-lechenie/
- Врожденная и адаптивные иммунные системы — Детальные механизмы иммунной защиты от грибков и их нарушения: https://propionix.ru/vrozhdennyj-i-adaptivnyj-immunitet
- Механизм смертельной опасности аспергиллеза — Исследование специфического действия глиотоксина при инвазивных грибковых инфекциях: https://lahtaclinic.ru/uptodate/aspergillosis/
Заключение
Организм не способен самостоятельно уничтожить грибковую инфекцию на коже из-за сложных биологических механизмов, которые грибки эволюционно выработали для уклонения от иммунной системы. Эти механизмы включают выработку глиотоксина, который нарушает коммуникацию между иммунными клетками, дисфункцию нейтрофилов и Т‑лимфоцитов, образование биопленок и изменение клеточной поверхности. Понимание этих механизмов имеет важное значение для разработки эффективных методов лечения и профилактики грибковых инфекций, особенно у пациентов с ослабленным иммунитетом.