Характеристика бактериальных токсинов

    Бактериальные токсины делят на экзотоксины и эндотоксины

Экзотоксины – это белки,  секретируемые возбудителем в среду, обнаруживаются в фазе роста и накапливаются в цитоплазме. Вырабатывают экзотоксины как грамположительные, так и грамотрицательные бактерии.

Эндотоксины входят в состав клеточной стенки  и высвобождаются лишь при гибели микробной клетки. Токсические  свойства эндотоксина определяют молекулы ЛПС, входящие в состав клеточной стенки грамотрицательных бактерий, а также тейхоевые и липотейхоевые кислоты и  гликолипиды микобактерий.

Сравнительная характеристика токсинов бактерий

Белковые токсины - экзотоксины - в зависимости от связи со стромой бактериальной клетки, подразделяются на секретируемые, частично секретируемые и несекретируемые. Описано свыше 80 различных экзотоксинов, отличающихся друг от друга по молекулярной массе, химической структуре, «клеткам-мишеням» макроорганизма и биологической активности. Возможно, белковые токсины предназначены не только для поражения клеток, тканей и органов человека но и для участия в метаболических реакциях самих бактерий, их продуцентов.

По отношению к температуре различают: термолабильные и термостабильные белковые токсины. Так, например, термолабильный дифтерийный токсин разрушается при температуре 60 ⁰С в течение 1 часа, а столбнячный - в течение 20 мин. Термостабильные токсины клостридий ботулизма, кишечной палочки, стафилококков могут переносить кратковременное кипячение.

Все экзотоксины состоят из двух составных частей. Одна - является рецептором и служит для фиксации молекулы токсина на соответствующей «клетке-мишени», вторая - собственно токсический фрагмент - проникает внутрь клетки, блокируя жизненно важные метаболические реакции.

Высокая токсичность белковых токсинов объясняется особенностью строения токсического фрагмента, имитирующего структуру гормонов, ферментов и нейромедиаторов макроорганизма. Это делает их антиметаболитами вышеупомянутых жизненно важных соединений, блокирующих функциональную активность последних.

Специфичность токсического действия экзотоксинов определяется избирательной фиксацией токсина на рецепторах «клеток-мишеней» определенных тканей (эпителиальной, нервной и др.) организма человека и животных. Различия в механизме действия данных токсинов позволили классифицировать среди них четыре группы, каждая из которых состоит из нескольких подгрупп (табл. 1).

Таблица 1. Механизмы действия экзотоксинов

Первая группа - мембранотоксины - повышают проницаемость мембраны эритроцитов (гемолизины) и лейкоцитов (лейкоцидины), вызывая их гибель.

Вторая группа - цитотоксины - блокируют синтез белка на субклеточном уровне. Например, антиэлонгаторы (дифтерийный гистотоксин, токсин синегнойной палочки и др.). выводят из строя фермент трансферазу II. ответственную за элонгацию (наращивание) полипептидной цепи на рибосомах.

К данной группе также относятся дермонекротоксины. поражающие клетки кожи и энтеротоксины. поражающие клетки слизистой кишечника.

Третья группа - «функциональные блокаторы» - включает термолабильные и термостабильные энтеротоксины. активизирующие клеточную аденилатциклазу, приводя к повышению проницаемости стенки тонкой кишки и увеличению выхода жидкости в ее просвет - диарее. Эта группа включает, например, холероген, продуцируемый холерным вибрионом, термолабильные энтеротоксины кишечной палочки и других энтеробактерий.

Нейротоксины (тетаноспазмин, ботулинический токсин) блокируют передачу нервных импульсов в клетках спинного и головного мозга.

Четвертая группа - эксфолиатины (продуцируемые золотистым стафилококком) и эритрогенины (образуемые скарлатинозным стрептококком), влияют на процессы межклеточного взаимодействия.

Экзотоксины обладают высокой иммуногенностью, что проявляется в способности вызывать иммунный ответ со стороны макроорганизма, в частности индуцировать синтез специфических антител - антитоксинов, нейтрализующих гомологичный токсин.

Многие бактерии (стафилококки, стрептококки и др.) образуют не один, а несколько белковых токсинов, обладающих разным действием.

Токсигенность бактерий изучают в опытах на чувствительных лабораторных животных. 

Анатоксины

     Ряд белковых токсинов, например столбнячный, дифтерийный, ботулинистический, гангренозный и др., под действием формалина и температуры утрачивают свою ядовитость, сохраняя при этом иммуногенные свойства, то есть способность вызывать выработку антител (антитоксинов).  Такие препараты получили название анатоксинов.          

      Анатоксины применяют в качестве вакцин для профилактики одноименных заболеваний. Например, вакцина АДС  содержит столбнячный и дифтерийный анатоксины.

Эндотоксины различных грамотрицательных микробов при введении в организм подопытных животных вызывают однотипную реакцию. При введении больших доз токсина у животных наблюдаются угнетение фагоцитоза и явления выраженного токсикоза (слабость, одышка, диарея, падение сердечной деятельности, понижение температуры тела). При введении небольших доз отмечается обратный эффект: стимуляция фагоцитоза, менее выраженный токсикоз, повышение температуры тела.

У людей поступление большого количества эндотоксина в кровяное русло приводит к токсико-септическому шоку. В результате чего наблюдается снижение артериального давления, как результат поступления повышенного количества серотонина и кининов в кровь, а также нарушение кровоснабжения органов и ацидоз. Действие эндотоксинов на клетки крови (гранулоциты, моноциты) приводит к лихорадке, так как из них выделяются эндогенные пирогены. Начало лихорадки совпадает с ранней лейкопенией, которая сменяется вторичным лейкоцитозом.

Некоторые бактерии способны одновременно синтезировать как эндотоксины, так и белковые токсины,  например возбудитель холеры, чумы, коклюша и др.