Токсины микроорганизмов

Важнейшими факторами патогенности являются токсины микроорганизмов, которые повреждают ткани макроорганизма и играют главную роль в патогенезе инфекционных заболеваний. По физико-химическим и биологическим свойствам бактериальные токсины условно делятся на экзотоксины и эндотоксины.

Экзотоксины — это белковые вещества, секретируемые живыми бактериями, термолабильные (разрушаются при 58— 60 °С) или термостабильные (разрушаются при 40—100 °С), обладают высокой токсичностью. Примером термолабильного экзотоксина является дифтерийный, а термостабильного — столбнячный токсин. Они характеризуются выраженной специфичностью токсического действия. Их выделяют грамположительные и грамотрицательные бактерии. Свойство бактерий вырабатывать и секретировать во внешнюю среду экзотоксины называется токсигенностью.

Молекула экзотоксина состоит из двух полипептидных цепей. Один полипептид выполняет транспортную (рецепторную) функцию и обеспечивает связь молекулы токсина и рецепторов чувствительной клетки. Второй полипептид осуществляет токсическую (активаторную) функцию. Он проникает внутрь клетки хозяина и блокирует жизненно важные метаболические процессы. Строение активатора каждого токсина уникально, и, вероятно, этим объясняется специфичность действия экзотоксина.

Некоторые бактерии образуют протоксины, которые состоят из единой полипептидной цепи и секретируются в нетоксичной форме. Под действием протеолитических ферментов они переходят в активную бифункциональную структуру и осуществляют токсическую функцию.

Экзотоксины обладают выраженной иммуногенностью и вызывают выработку в макроорганизме токсиннейтрализующих антител (антитоксинов).

Под влиянием формалина, нагревания, действия света и других факторов токсичность утрачивается, но при этом сохраняется иммуногенность. Это свойство экзотоксинов используют для получения анатоксинов (от лат. ana — отрицание, toxin — токсин), которые применяют для активной иммунопрофилактики токсинемических инфекций.

По механизму действия выделяют четыре типа экзотоксинов:

• цитотоксины, к которым относят энтеротоксины (продуцируют S.aureus, C.perfringens), антиэлонгаторы, которые нарушают процесс наращивания (элонгации) полипептидной цепи на рибосоме (дифтерийный гистотоксин), дермонекротоксины (продуцируют S.pyogenes, P.aeruginosa и др.). Все они блокируют синтез белка на субклеточном уровне;

• мембранотоксины характеризуются способностью повышать проницаемость поверхностных мембран эритроцитов (различные гемолизины) и лейкоцитов (лейкоцидины), что приводит к разрушению этих клеток. Такие токсины обнаруживают у S.aureus, S.pyogenes, S.pneumoniae и др.;

• токсины — функциональные блокаторы. К ним принадлежат токсикоблокаторы и нейротоксины. Токсикоблокаторы способны активировать клеточную аденилатциклазу, повышать проницаемость сосудов и увеличивать выход жидкости, ионов натрия и хлоридов в просвет кишечника, что приводит к развитию диареи. Этим свойством обладают энтеротоксины, холероген. Нейротоксины обладают повышенным сродством к нервной ткани, и их действие связано с извращением процессов передачи нервных импульсов в отдельных звеньях ЦНС, периферической, симпатической нервной системы. Токсины такого типа секретируют C.tetani, C.botulinum;

• эксфолиатины и эритрогенины выделяют некоторые штаммы S.aureus и S.pyogenes, вызывающие скарлатину.

По связи с бактериальной клеткой и активности секреции экзотоксинов различают несколько классов бактерий, например:

• класс А — бактерии, активно секретирующие экзотоксины во внешнюю среду (дифтерийный гистотоксин, летальный токсин);

• класс В — экзотоксин секретируется во внешнюю среду частично, оставаясь связанным с микробной клеткой (тетаноспазмин, нейротоксин);

• класс С — экзотоксин связан с микробной клеткой и попадает во внешнюю среду при аутолизе (цитотоксины, энтеротоксины, нефротоксины).

Эндотоксины — это токсины, которые состоят из из липополисахаридов (ЛПС) и белков клеточной стенки грамотрицательных бактерий (Salmonella, Shigella, Escherichia и др.). Высвобождение эндотоксина возможно только после гибели бактерии. ЛПС является носителем основных биологических свойств эндотоксина и в комплексе с белком определяет антигенную активность бактерий, так как входит в состав соматического антигена. Эндотоксины термостабильны, менее токсичны, чем экзотоксины, не обладают специфичностью действия. Независимо от видовой принадлежности бактерий эндотоксины имеют сходную структуру и химический состав. Их токсические эффекты сопровождаются температурной реакцией.

Эндотоксины имеют низкую чувствительность к действию фенола, спирта, кислот и других химических веществ. При обработке формалином не переходят в анатоксин. Эндотоксины являются слабыми иммуногенами, а иммунные сыворотки, полученные на эти токсины, не могут полностью блокировать их токсические эффекты.

Таблица Характеристика бактериальных экзо- и эндотоксинов

2.5. Вирулентность – мера патогенности.

Патогенность микроорганизмов в пределах вида может меняться. Степенью, мерой патогенности является вирулентность (от лат. virulentus — ядовитый). Она характеризует индивидуальное качество определенного штамма патогенного микроба. Вирулентность — признак непостоянный; может увеличиваться или уменьшаться при определенных условиях. Штаммы одного и того же вида бактерий по вирулентности могут быть высоко-, умеренно, слабовирулентными или авирулентными (невирулентными). Высоковирулентные штаммы вызывают более тяжелые заболевания и быстро распространяются среди людей. Изменения вирулентности могут быть итогом модификационной изменчивости. Генотипические варианты изменения вирулентности возникают при мутациях или рекомбинациях генетического материала. Повысить вирулентность можно, например, многократными пассажами через организм восприимчивых животных или методами генной инженерии.

Стойкое ослабление вирулентности патогенных бактерий используют при изготовлении вакцинных препаратов. Для этого используют биологические (например, добавление гомологичных иммунных сывороток к питательным средам и др.), химические (добавление фенола, сулемы и др.) и физические (высушивание, обработка УВЧ и др.) методы.

Для количественного выражения вирулентности применяют условные единицы, которые определяют экспериментальным путем:

• минимальная смертельная доза (ДЛМ) (DLM — dosis letalis minima) — это минимальное количество бактерий, которое способно вызвать гибель 95 % экспериментальных животных;

• 50% смертельная доза — ЛД50 (LD50 — dosis letalis 50 %) — JTO минимальное количество микробов, при введении которых наступает гибель 50 % экспериментальных животных;

• инфицирующая доза 50 % ИД50 (ID50 — infective dosis 50%) — минимальное количество бактерий, вызывающих развитие инфекционной болезни у 50 % экспериментальных животных.

Косвенные данные о вирулентности могут быть получены путем качественного и количественного определения факторов патогенности (токсиногенности, наличия капсульных антигенов, определения ферментов агрессии: гемолизина, лецитиназы, фосфатазы и др., выявления адгезинов).

Date: 2015-07-02; view: 6089; Нарушение авторских прав