Jedno z królestw żywej przyrody obejmuje jednokomórkowe organizmy żywe, przydzielone do wydziału bakterii. Większość ich gatunków wytwarza specjalne związki chemiczne – egzotoksyny i endotoksyny. Ich klasyfikacja, właściwości i wpływ na organizm człowieka zostaną omówione w tym artykule.
Co to są toksyny
Substancje (głównie o charakterze białkowym lub lipopolisacharydowym) wydzielane przez komórkę bakteryjną do płynu międzykomórkowego po jego śmierci to endotoksyny bakteryjne. Jeśli żywy organizm prokariotyczny wytwarza toksyczne substancje do komórki gospodarza, to w mikrobiologii takie związki nazywa się egzotoksynami. Działają destrukcyjnie na ludzkie tkanki i narządy, a mianowicie: dezaktywują aparat enzymatyczny na poziomie komórkowym, zaburzają metabolizm. Endotoksyna to trucizna, która ma szkodliwy wpływ na żywe komórki, a jej stężenie może być bardzo małe. W mikrobiologii znanych jest około 60 związków wydzielanych przez komórki bakteryjne. Rozważ je bardziej szczegółowo.
Lipopolisacharydowa natura trucizn bakteryjnych
Naukowcy odkryli, że endotoksyna jest produktem rozszczepienia zewnętrznej błony bakterii Gram-ujemnych. Jest to kompleks złożony ze złożonego węglowodanu i lipidu, który oddziałuje z określonym typem receptora komórkowego. Taki związek składa się z trzech części: lipidu A, cząsteczki oligosacharydu i antygenu. Jest to pierwszy składnik, który dostaje się do krwioobiegu, który powoduje największe szkodliwe działanie, któremu towarzyszą wszystkie objawy ciężkiego zatrucia: objawy dyspeptyczne, hipertermia, uszkodzenia ośrodkowego układu nerwowego. Zatrucie krwi endotoksynami następuje tak szybko, że w organizmie rozwija się wstrząs septyczny.
Innym elementem strukturalnym zawartym w endotoksynie jest oligosacharyd zawierający heptozę – C7H14O7. Dostając się do krwiobiegu, centralny disacharyd może również powodować odurzenie organizmu, ale w łagodniejszej postaci niż wtedy, gdy lipid A dostanie się do krwioobiegu.
Konsekwencje wpływu endotoksyn na organizm człowieka
Najczęstsze skutki trucizn bakteryjnych na komórki to zespół zakrzepowo-krwotoczny i wstrząs septyczny. Pierwszy rodzaj patologii występuje z powodu wejścia do krwi substancji - toksyn, które zmniejszają jej krzepliwość. Prowadzi to do licznych uszkodzeń narządów składających się z tkanki łącznej – miąższu, takich jak np. płuca, wątroba, nerki. W ich miąższu występują liczne krwotoki, aw ciężkich przypadkach krwawienie. Inny rodzaj patologiiw wyniku działania trucizn bakteryjnych jest wstrząs septyczny. Prowadzi to do upośledzenia krążenia krwi i limfy, czego konsekwencją jest naruszenie transportu tlenu i składników odżywczych do ważnych narządów i tkanek: mózgu, płuc, nerek, wątroby.
Osoba ma gwałtowny wzrost objawów zagrażających życiu, takich jak gwałtowny spadek ciśnienia krwi, hipertermia i szybko rozwijająca się ostra niewydolność sercowo-naczyniowa. Pilna interwencja medyczna (terapia hormonalna i antybiotykowa) zatrzymuje działanie endotoksyny i szybko usuwa ją z organizmu.
Cechy charakterystyczne egzotoksyn
Zanim wyjaśnimy specyfikę tego typu trucizn bakteryjnych, przypomnijmy, że endotoksyna jest jednym ze składników lizatu ściany komórkowej martwej bakterii Gram-ujemnej. Egzotoksyny są syntetyzowane przez żywe komórki prokariotyczne, zarówno Gram-dodatnie, jak i Gram-ujemne. Pod względem budowy chemicznej są to wyłącznie białka o małej masie cząsteczkowej. Można powiedzieć, że główne objawy kliniczne występujące w przebiegu chorób zakaźnych są spowodowane właśnie niszczącym działaniem egzotoksyn, które powstają w wyniku metabolizmu samej bakterii.
Badania mikrobiologiczne wykazały wyższą zjadliwość tego typu trucizn bakteryjnych w porównaniu z endotoksynami. Czynniki wywołujące tężec, krztusiec, błonica wytwarzają trującesubstancje o charakterze białkowym. Charakteryzują się termolabilnością i ulegają zniszczeniu po podgrzaniu w temperaturze od 70 do 95 stopni Celsjusza przez 12-25 minut.
Rodzaje egzotoksyn
Klasyfikacja tego typu trucizn bakteryjnych opiera się na zasadzie ich wpływu na struktury komórkowe. Na przykład rozróżnia się toksyny błonowe, które niszczą błonę komórki gospodarza lub zakłócają dyfuzję i aktywny transport jonów przechodzących przez dwuwarstwę błony. Są też cytotoksyny. Są to trucizny, które działają na hialoplazmę komórki i zakłócają reakcje asymilacji i dysymilacji zachodzące w metabolizmie komórkowym. Inne związki - trucizny "działają" jak enzymy, np. hialuronidaza (neurominidaza). Hamują pracę układu odpornościowego człowieka, to znaczy inaktywują produkcję limfocytów B, monocytów i makrofagów w węzłach chłonnych. Tak więc proteazy niszczą ochronne przeciwciała, a lecytynaza rozkłada lecytynę, która jest częścią włókien nerwowych. Prowadzi to do naruszenia przewodzenia bioimpulsów, aw rezultacie do zmniejszenia unerwienia narządów i tkanek.
Cytotoksyny mogą działać jak detergenty, niszcząc integralność warstwy lipidowej błony komórkowej gospodarza. Ponadto są w stanie niszczyć zarówno pojedyncze komórki organizmu, jak i ich towarzyszące - tkanki, powodując powstawanie amin biogennych, które są produktami reakcji metabolicznych i wykazują właściwości toksyczne.
Mechanizm działania trucizn bakteryjnych
Badania mikrobiologiczne wykazały, że endotoksyna jest kompleksemstruktura zawierająca 2 centra molekularne. Pierwszy przyłącza trującą substancję do określonego receptora komórkowego, a drugi, rozszczepiając jego błonę, wchodzi bezpośrednio do hialoplazmy komórki. W nim toksyna blokuje reakcje metaboliczne: biosyntezę białek zachodzącą w rybosomach, syntezę ATP realizowaną przez mitochondria oraz replikację kwasów nukleinowych. Wysoką zjadliwość peptydów bakteryjnych pod względem budowy chemicznej ich cząsteczek tłumaczy się tym, że niektóre loci toksyn maskują przestrzenną strukturę substancji w komórce, takich jak neuroprzekaźniki, hormony i enzymy. Pozwala to toksynie „ominąć system obrony komórkowej” i szybko wniknąć do jej cytoplazmy. W ten sposób komórka jest nieuzbrojona przed infekcją bakteryjną, ponieważ traci zdolność do tworzenia własnych substancji ochronnych: interferonu, gamma globulin, przeciwciał. Należy zauważyć, że właściwości endotoksyn i egzotoksyn są podobne, ponieważ oba rodzaje trucizn bakteryjnych działają na określone komórki organizmu, czyli mają wysoką specyficzność.