4 .7 . Формирование факторов патогенности

Ферменты патогенности гифальных телец. Гемолимфа — идеальная
среда для гифальных телец; они интенсивно питаются этой средой,
размножаются и истощают ее. Гифальные тельца изменяют концентрацию
веществ, нормальный состав гемолимфы, осмотические свойства,
вязкость, реакцию, все более обезвоживая ее. В результате п ар а зи тарной
деятельности гриба гемолимфа утрачивает исходные особенности,
необходимые для нормальной жизнедеятельности омываемых
ею органов и тканей. Но не только к этому сводятся гибельные для гусениц
последствия деятельности гриба в гемоцеле, равнозначной обескровливанию
общей полости тела насекомого. Интенсивное размножение
гифальных телец и сопряженный с этим анаболизм (усваивающий
обмен) сопровождается выделением в гемолимфу экстрацеллюлярных
ферментов гриба.
Возбудитель мускардины способен продуцировать многие ферменты,
о чем свидетельствует его способность успешно расти на питательных
средах различного состава и его широкая паразитарная специализация.
В наборе этих ферментов для патогенеза наибольшее значение
имеют хитиназа, протеиназа, липаза и амилаза. Различные ферменты,
выделяемые грибами в среду их обитания, играют значительную роль
в патологии насекомых. Это мощные средства, способствующие проник-
новению гриба в инфицируемый ими организм, многоцелевое средство
внеклеточного переваривания вещества гемолимфы, а после гибели
насекомого и его мертвых тканей. В фильтратах культур энтомопато-
генных грибов и в тканях пораженных ими насекомых обнаружены
многие гидролитические ферменты. У возбудителя белой мускардины
тутового шелкопряда имеются протеолитические ферменты, пептони-
зирующие мочоко: уреаза, амилаза, аспаргиназа, хитиназа и др. Состав
и активность ферментов, помимо других факторов, определяются
возрастным состоянием паразитирующего гриба. Среди них в первую
очередь должны быть отмечены протеазы (пептидгидролазы) — протеолитические
ферменты, катализирующие гидролитическое расщепление
пептидных связей, т. е. связей между углеродом карбонильной
группы и азотом амидной группы аминокислотных остатков в белках
и пептидах.
Все пептидгидролазы в физико-химическом отношении — высокомолекулярные
вещества белковой природы; они образуют подкласс
гидролаз, очень распространенных у представителей живой природы,
в том числе у микроорганизмов. Грибы являются особенно деятельными
продуцентами этих экстрацеллюлярных ферментов. Протеолити-
ческую активность их можно наблюдать по интенсивности разжижения
желатинизированных питательных сред. Пептидгидролазы мускар-
динных грибов ферментируют пептидные связи у концевых аминокислот
протеина гемолимфы. Впрочем из значительного количества
электрофоретических фракций протеинового комплекса гемолимфы
только часть подвержена гидролитическому расщеплению под действием
этого фермента. Возможно, что это следствие высокой степени
обеспеченности метаболических процессов гриба в условиях насыщенности
гемолимфы аминокислотами.
Экстрацеллюлярные протеазы гриба не только лишают протеиновый
комплекс гемолимфы его исходной целостности, но и участвуют
в разрушении гемоцитов. Пептидгидролазы — только один пример
ферментативной деятельности гриба в стадии гифальных телец. Подобная
активность может быть отмечена и относительно углеводнолипидного
комплекса гемолимфы. Иначе говоря, ферменты патогена,
участвующие в инфекционном процессе, могут не только губительно
вмешиваться в нормальное течение жизненно важных процессов, но
и повреждать биологически активные структуры организма, ответственные
за эти процессы. Это послужило основанием рассматривать
подобных участников патогенеза среди ферментов как функционально
обособленную группу ферментов патогенности. Их участие в смертельном
исходе заболевания может быть объяснено разрушением протеинового
комплекса гемолимфы и приобретением производными этих
реакций свойств, дезорганизующих физиологические процессы в организме
насекомого. Однако при всем том ферменты патогенности неоднозначны
с другим мощным фактором патогенеза — с токсинами,
оставаясь наиболее общим и в этом смысле неспецифнческим инструментом
патогенеза.
Токсины возбудителя бовериоза. Предположение о причастности
токсинов к болезнетворному действию грибов возникало у ученых
и ранее, но наиболее определенные высказывания относительно таких
хорошо известных энтомопатогенных агентов, как Melarriziucn anisopliae,
Aspergillus flavus, относятся к началу 30-х годов (Валленген,
Иоханссон, 1929; Бернсайд, 1930; Туманов, 1931). Ходайра опубликовал
ряд статей о токсинах грибов (1954 и позже), но наиболее полным
для того времени был обзор Мюллер-Кёглера «Грибные болезни насекомых
» (1965). Хотя признаки токсикозов у насекомых достаточно
очевидны, сведений о самих токсинах добыто немного. В особенности
это относится к токсинам возбудителей мускардинных болезней.
В прорастающих конидиях В. bassiana Дрезнер (1950) обнаруживал
присутствие метаболитов гриба, токсичных для личинок комнатной
мухи и картофельной моли при заражении их через кишечник.
В дальнейшем это сообщение не было подтверждено, хотя сведения
о способности прорастающих спор В. bassiana к обильной экстрацел-
люлярной продукции биологически активных веществ разделяются
многими. Точно также из хрущей, зараженных В. bassiana, было
экстрагировано вещество с токсическими свойствами; при скармливании
его личинкам жесткокрылых они погибали с симптомами токсикоза
(Шонфенберг, 1957). Токсичность культуральной среды из-под
В. bassiana при впрыскивании ее гусеницам большой пчелиной моли
установлена Уэстом и Бригсом (1968); при этом изолнты гриба,
выделенные из насекомых, были токсичнее тех, которых воспитывали
в течение ряда поколений на искусственных питательных средах. Из
грибницы возбудителя бовериоза был экстрагирован другой депси-
пептид, чем те, которые ранее выделил Кодайра; он был назван бове-
рицином и обладал слаботоксичными свойствами для личинок комара
(Хамилл и др., 1969).
Токсикозный эффект. Имеется достаточно оснований рассматривать
ферменты патогенности и токсины В. bassiana как ряд факторов,
составляющих болезнетворный комплекс. Представление о том, что
к гибели насекомого, пораженного мускардиной, причастны также
токсины, основывается на ряде фактов и соображений.
К токсинам микроскопических грибов нередко относят их метаболиты
различной химической природы: кислоты, производные стеро-
лов, ароматические соединения и др. Скармливание, а тем более впрыскивание
в общую полость гусеницы каждого из этих продуктов само
по себе не может служить достаточным основанием для установления
токсической этиологии их гибели, так как не всякое повреждение физиологических
функций можно приписать токсикозу. По установившемуся
представлению, токсины — это метаболиты белковой природы,
которые в процессе своего образования разными способами выделяются
продуцентом: отсюда обыкновение разделять их условно на эндотоксины
и экзотоксины. Присутствие токсина в поврежденном организме
сказывается дистанционно от инфицированной зоны, через посредство
гуморальных (тканевых) жидкостей. Их действие проявляется
в столь малых дозах (особенно экзотоксинов), что можно предполагать
участие в этом каких-то физико-химических процессов, протекающих
на молекулярном уровне. Экзотоксины особенно специфичны по характеру
болезнетворного действия и по способности вызывать появление
наиболее характерных симптомов заболевания на фоне участия остальных
факторов.
Наиболее ранний признак интоксикации — гусеницы теряют аппетит
вследствие ослабления их пищевой активности. Один из наиболее
характерных признаков токсикоза — параличи, свидетельствующие
о ненротропном аффинитете токсина (действие на нервные клетки);
при этом под влиянием токсина изменяется естественная окраска
нервных узлов, различаемая в нативном препарате. Действие токсикоза
проявляется и на функционировании эндокринной системы,
ингибнруя линьки и метаморфоз; в результате после нимфальной линьки
можно наблюдать в куколочной стадии частичное сохранение личиночных
покровов. Имеются литературные указания на гибель гонад
под влиянием стерилизующего действия токсина возбудителя бове-
риоза.
Природа токсина сопряжена с видовой и, быть может, штаммовой
особенностью патогена. С другой стороны, реакция насекомого на
один и тот же токсин зависит от вида поражаемого насекомого или
даже от породной принадлежности шелковичных червей. Вместе с тем
эта зависимость распространяется и на особенности биологической
системы, которая индуцирует (побуждает) ферментативную активность
гриба.