Eno od kraljestev žive narave vključuje enocelične žive organizme, ki so dodeljeni oddelku za bakterije. Večina njihovih vrst proizvaja posebne kemične spojine - eksotoksine in endotoksine. Njihovo razvrstitev, lastnosti in vpliv na človeško telo bomo preučili v tem članku.
Kaj so toksini
Snovi (predvsem beljakovinske ali lipopolisaharidne narave), ki jih bakterijska celica izloči v medcelično tekočino po svoji smrti, so bakterijski endotoksini. Če živi prokariontski organizem proizvaja strupene snovi v gostiteljsko celico, se v mikrobiologiji takšne spojine imenujejo eksotoksini. Imajo uničujoč učinek na človeška tkiva in organe, in sicer: inaktivirajo encimski aparat na celični ravni, motijo presnovo. Endotoksin je strup, ki škodljivo deluje na žive celice, njegova koncentracija pa je lahko zelo majhna. V mikrobiologiji je znanih okoli 60 spojin, ki jih izločajo bakterijske celice. Razmislite jih podrobneje.
Lipopolisaharidna narava bakterijskih strupov
Znanstveniki so ugotovili, da je endotoksin produkt cepitve zunanje membrane gram-negativnih bakterij. Je kompleks, sestavljen iz kompleksnih ogljikovih hidratov in lipidov, ki sodelujejo s specifično vrsto celičnega receptorja. Takšna spojina je sestavljena iz treh delov: lipida A, molekule oligosaharida in antigena. Prva komponenta, ki vstopi v krvni obtok, povzroči največji škodljiv učinek, ki ga spremljajo vsi znaki hude zastrupitve: dispeptični simptomi, hipertermija, poškodbe osrednjega živčnega sistema. Zastrupitev krvi z endotoksini se pojavi tako hitro, da se v telesu razvije septični šok.
Drug strukturni element, vključen v endotoksin, je oligosaharid, ki vsebuje heptozo – C7H14O7. Pri vstopu v krvni obtok lahko centralni disaharid povzroči tudi zastrupitev telesa, vendar v blažji obliki, kot če lipid A vstopi v krvni obtok.
Posledice vpliva endotoksinov na človeško telo
Najpogostejša učinka bakterijskih strupov na celice sta trombohemoragični sindrom in septični šok. Prva vrsta patologije se pojavi zaradi vstopa v kri snovi - toksinov, ki zmanjšujejo njegovo koagulabilnost. To vodi do številnih poškodb organov, sestavljenih iz vezivnega tkiva - parenhima, kot so na primer pljuča, jetra, ledvice. V njihovem parenhimu se pojavijo večkratne krvavitve, v hujših primerih pa krvavitve. Druga vrsta patologijeposledica delovanja bakterijskih strupov je septični šok. Privede do motenj krvnega in limfnega obtoka, posledice pa so motnje v transportu kisika in hranil v vitalne organe in tkiva: možgane, pljuča, ledvice, jetra.
Človek ima močno povečanje življenjsko nevarnih simptomov, kot so hiter padec krvnega tlaka, hipertermija in hitro razvijajoča se akutna srčno-žilna odpoved. Nujna medicinska intervencija (hormonska in antibiotična terapija) ustavi delovanje endotoksina in ga hitro odstrani iz telesa.
razlikovne značilnosti eksotoksinov
Preden razjasnimo posebnosti te vrste bakterijskih strupov, naj se spomnimo, da je endotoksin ena od sestavin lizata celične stene mrtve gram-negativne bakterije. Eksotoksine sintetizirajo žive prokariontske celice, tako gram-pozitivne kot gram-negativne. Po kemijski strukturi so izključno beljakovine z majhno molekulsko maso. Lahko rečemo, da glavne klinične manifestacije, ki se pojavljajo v procesu nalezljivih bolezni, povzroča prav škodljiv učinek eksotoksinov, ki nastanejo kot posledica presnove same bakterije.
Mikrobiološke študije so dokazale večjo virulenco te vrste bakterijskih strupov v primerjavi z endotoksini. Povzročitelji tetanusa, oslovskega kašlja, davice proizvajajo strupenesnovi beljakovinske narave. Imajo termolabilnost in se uničijo pri segrevanju v območju od 70 do 95 stopinj Celzija 12-25 minut.
Vrste eksotoksinov
Razvrstitev te vrste bakterijskih strupov temelji na principu njihovega vpliva na celične strukture. Na primer, razlikujejo se membranski toksini, ki uničijo membrano gostiteljske celice ali motijo difuzijo in aktivni transport ionov, ki prehajajo skozi membranski dvosloj. Obstajajo tudi citotoksini. To so strupi, ki delujejo na hialoplazmo celice in motijo asimilacijske in disimilacijske reakcije, ki se pojavljajo v celični presnovi. Druge spojine - strupi "delujejo" kot encimi, na primer hialuronidaza (nevrominidaza). Zavirajo delo človeškega imunskega sistema, torej inaktivirajo nastajanje limfocitov B, monocitov in makrofagov v bezgavkah. Tako proteaze uničijo zaščitna protitelesa, lecitinaza pa razgradi lecitin, ki je del živčnih vlaken. To vodi do kršitve prevodnosti bioimpulzov in posledično do zmanjšanja inervacije organov in tkiv.
Citotoksini lahko delujejo kot detergenti in uničijo celovitost lipidne plasti membrane gostiteljske celice. Poleg tega so sposobni uničiti tako posamezne celice telesa kot njihove sorodne celice - tkiva, kar povzroči nastanek biogenih aminov, ki so produkti presnovnih reakcij in kažejo toksične lastnosti.
Mehanizem delovanja bakterijskih strupov
Mikrobiološke študije so pokazale, da je endotoksin kompleksstruktura, ki vsebuje 2 molekularna centra. Prvi pritrdi strupeno snov na določen celični receptor, drugi pa, razcepi njeno membrano, vstopi neposredno v celično hialoplazmo. V njem toksin blokira presnovne reakcije: biosintezo beljakovin, ki poteka v ribosomih, sintezo ATP, ki jo izvajajo mitohondriji, in replikacijo nukleinskih kislin. Visoka virulenca bakterijskih peptidov v smislu kemične strukture njihovih molekul je razložena z dejstvom, da se nekateri lokusi toksinov maskirajo kot prostorska struktura snovi v celici, kot so nevrotransmiterji, hormoni in encimi. To omogoča toksinu, da "obide celični obrambni sistem" in hitro prodre v njegovo citoplazmo. Tako je celica neoborožena proti bakterijski okužbi, saj izgubi sposobnost tvorbe lastnih zaščitnih snovi: interferona, gama globulina, protiteles. Treba je opozoriti, da so lastnosti endotoksinov in eksotoksinov podobne po tem, da obe vrsti bakterijskih strupov delujeta na specifične celice telesa, torej imata visoko specifičnost.