Властивості та особливості токсинів бактерій

Зміст

  • Хімічний склад
  • Механізми дії
  • Активність
  • Поділ за способом виділення отрут
  • Екзотоксини
  • Ендотоксини
  • Гангренозні збудники та їх токсичність

Досить часто в основі розвитку бактеріальної інфекції лежить дію токсинів. Вони являють собою специфічні біологічні речовини, які впливають на організм і провокують розвиток отруєння. Токсини бактерій і їх природа вивчаються медиками з метою пошуку протиотрут.

Бактеріальні токсини

Токсини являють собою біологічно активні речовини, які ушкоджують клітину організму і призводять до її загибелі. Дані речовини можуть бути рослинною, мікробної, тваринної природи, однак найбільш широко зустрічається дане властивість у бактерій. Властивість продукувати отрути характеризує бактерії як патогенні, а якщо мова йде про представників рослинної, грибкової, тваринної природи, то вони вважаються отруйними.

Хімічний склад
За характером хімічного складу більша частина токсинів бактерій має у своїй структурі високомолекулярні речовини (глікопротеїди, білки, пептиди).

Біохіміки відповідно до хімічними властивостями бактерій поділяють бактеріальні отрути на кілька груп:

протеотоксіни – представлені групою білків простий або складної конфігурації;
афлатоксини – мають відмінну особливість у вигляді стероїдної конфігурації;
ліпід А – група комплексів з ліпополісахаридів, токсична активність яких визначається ліпідом.
Даний біохімічний, а також імунохімічний діагностичні підходи дозволили аргументувати дію антитоксинів. Їх отримання дозволяє вченим-медикам розрізняти одне бактеріальний біополімер токсичної дії від іншого. Також стало можливим визначення in vitro токсигенних штамів і нетоксигенних (у пробірці), ступеня і патофізіологічних механізмів токсичного впливу на організм.

Введення токсину бактеріями
Введення токсину бактеріями

Пауль Ерліх перше визначив молекулярні властивості токсинів бактерій, застосовуючи антитоксини як молекулярних зондів. Рамон Гастон, на основі його теоретичних напрацювань, впровадив виробництво бактеріальних анатоксинів.

Антитоксичні дослідження зробили можливим проводити диференційну діагностику токсинів бактерій з їх поділом на серотипи (серологічні варіанти, групи), що визначається антигенними властивостями. Допомогою серологічного дослідження доведена ідентичність певних серотипів бактерій різних родів і видів. Як встановилося при дослідженнях, родинними за антигенними властивостями є віднайдені E.coli і Sal.typhimurium термолабільні ентеротоксини і холерні токсичні речовини.

Механізми дії
Механізми впливу токсинів на заражений живий організм бувають різного характеру. Наприклад, нейротоксини можуть бути пре-, постсинаптичного, а також аксонального впливу. До речовин, які блокують синаптичну передачу імпульсу, відносяться бунгаротоксіни, ботулінічний токсичні речовини.

Певні токсичні продукти є інгібіторами деяких ферментів. Це можуть бути протеаза, ліпаза, інші ферментативні речовини, які руйнують структурні клітинні компоненти і метаболіти системного значення.
Активність
Високий ступінь токсичної активності бактерій обумовлюється порушенням обміну речовин та інших життєвих процесів на молекулярному рівні і при мінімальних концентраціях. Токсичні речовини характеризуються наявністю специфічності до тканинних і органним біомішені. Відповідно розрізняють токсини цитотоксического і системної дії. До токсинам з системним впливом відносяться міотропні (крототоксін), нейротропні (бунгаротоксіни, ботулотоксини), кардіотоксіни (палітоксін). Прикладом цитотоксического отрути може бути токсин з меншою тканинної специфічністю (токсини, що виділяються бактеріями газової гангрени).

Клострідіум під мікроскопом, збудники газової гангрени

Поділ за способом виділення отрут
Всі отруйні речовини, що виділяються бактеріями, підрозділяють на екзо- і ендотоксини. Різниця між ними полягає в тому, в яке середовище продукуються ці отрути мікроорганізмами.

Екзотоксини
Екзотоксини виробляються як грампозитивними, так і грамнегативними мікроорганізмами. Дані речовини білкової природи поділяються на мембранотоксини, цитотоксини, ерітрогеміни, ексфоліанти, блокатори функціонального значення. Білкові токсичні речовини надають такі ефекти:

блокада білкового синтезу та інших життєвих процесів клітини;
збільшення ступеня проникності клітинної мембрани;
порушення клітинної взаємодії.
За молекулярною структурою екзотоксини можуть складатися з єдиного ланцюга з поліпептидів небудь з 2 фрагментів. Залежно від зв’язку екзогенних токсичних речовин з бактерією розрізняють три класи:

А – токсичні речовини, які виділяються в зовнішнє навколишнє середовище;
В – частково мають зв’язок з кліткою, а частково продукують токсини назовні;
С – пов’язані з клітиною токсини, які виходять назовні лише при загибелі бактерії.
Екзо- і ендотоксини

Екзотоксини характеризуються високим ступенем токсичності, яка втрачається при нагріванні й під дією формаліну. Однак імуногенність дія зберігається. Подібні токсичні речовини застосовуються в медицині (відомі під назвою анатоксини), з їх допомогою проводиться профілактика гангрени, ботулізму, дифтерії, правця. Використовуються вони для отримання спеціальних анатоксіческіх сироваток.

Ендотоксини
Ендотоксини являють собою речовини, які з ліпополісахаридів. Вони розташовуються в складі стінки грамнегативних мікробів, і виходять назовні у зв’язку із загибеллю клітини. Ендотоксини характеризуються меншою токсичністю, термостабильностью. Дані речовини також активізують вироблення інтерферонів, характеризуються вираженим алергічним дією.

При попаданні в живий організм невеликих кількостей ендотоксин активізує фагоцитоз, стимулює підвищення імунних властивостей, пробуджує В-лімфоцити.

Гангренозні збудники та їх токсичність
Однією з найбільш агресивних бактерій, яким притаманні властивості утворювати токсини, є клостридії. Вони викликають розвиток газової гангрени.

Газова гангрена та її наслідки

Найбільш відома з них Clostridium perfringens. Ця бактерія може продукувати 12 відомих ферментів і ентеротоксин. До ферментів з доведеною токсичністю відносяться токсини А, К і λ (лямбда). Збудник газової гангрени впливає на біологічні мембрани організму хворого, що проявляється розвитком набряку і тканинного аутолізу (саморуйнування). Кожен з отрут, які виділяє мікроб при газовій гангрені, володіє рядом ефектів. Основними серед них є летальну, гемолитическое, дерматонекротізірующее дії. Ентеротоксин, що виділяється мікробом при газовій гангрені, сприяє розвитку харчових токсикоінфекцій, що виявляються блювотою, діареєю, висипом еритематозного характеру на шкірі.

Посилання на основну публікацію