Мікробні токсини та їх властивості, класифікація, характеристика

Патогенність мікроорганізмів обумовлена ​​виробленням ними мікробних токсинів, які при попаданні в організм людини викликають отруєння та конкретні захворювання. Ці токсичні сполуки можуть бути як рослинного, і тваринного походження. Але найбільшого поширення набули токсини, що виробляються бактеріями.

Токсичні речовини утворюються внаслідок життєдіяльності хвороботворних мікроорганізмів. Вони можуть чинити свою руйнівну дію на клітини тканин людини або сприяти розвитку симптомів інтоксикації шляхом впливу на певні структури, що починають посилено виробляти ферменти метаболізму.

Класифікація токсинів

У мікробіології бактеріальні токсини, класифікація яких ґрунтується на фізико-хімічних властивостях, поділяються на дві групи.

Ендотоксини

Це ліпополісахариди, що є компонентами стінок грамнегативних бактерій. Вони звільняються і починають діяти лише після загибелі мікробів. Їх невелика кількість активізує у людей вироблення фагоцитів, В-лімфоцитів та інтерферону. За рахунок даних факторів відбувається підвищення імунітету та нейтралізація хвороботворних мікробів та токсинів. Іноді організм реагує на наявність ендотоксинів алергічними проявами.

При виділенні значних доз цих речовин вони пригнічують вироблення імунітету, збільшують проникність капілярних стінок, руйнують лейкоцити. Це проявляється у вигляді лейкопенії, зниження загальної температури тіла, гіпотонії, зниження рівня рН крові.

Екзотоксин

Це білки, особливістю яких є здатність зберігати біологічну активність поза бактеріальною клітиною. Механізм їхньої діїзаснований на підвищенні проникності клітинних мембран, блокуванні синтезу білкових структур, порушенні процесу взаємодії клітин між собою.

Мікробні екзотоксини, у свою чергу, поділяються на 3 класи в залежності від їх зв'язку з бактерією:

  • клас А - це білкові токсини, що виділяються у зовнішнє середовище;
  • клас В - це мікробні токсини, які одночасно секретуються у зовнішнє середовище, але при цьому взаємодіють із бактеріальною клітиною;
  • клас С - це токсини мікроорганізмів, які за життя пов'язані з клітиною мікроба, а після її загибелі виділяються назовні.

Характеристика бактеріальних токсинів залежно від впливу на тканини та органи людей включає:

  1. Нейротоксини. Чинять негативну дію на нейрони, блокуючи передачу нервових імпульсів.
  2. Цитотоксини. Руйнують певні ділянки або повністю розчиняють мембрани різних клітин.
  3. Токсини-ферменти. Розщеплюючи ділянки білкових молекул та ліпідів, призводять до порушення фізіологічних процесів у людей та тварин.
  4. Токсини, що інгібують ферменти. Порушують взаємозв'язок між процесами, що відбуваються в організмі.

Фахівці також виділяють токсини, які мають змішаний тип токсичної дії.

Особливістю холерного вібріона та кишкової палички є здатність виділяти одночасно як екзотоксин, так і ендотоксини, ускладнюючи цим перебіг хвороби та лікування.

Окреме місце у класифікації посідають токсини грибів, які називаються мікотоксинами. Вони забруднюють овочі, фрукти, зерна злакових культур, насіння соняшника, а також розвиваються при неправильному або тривалому зберіганні у готових харчових продуктах. Найбільш небезпечні для людини токсини, що виділяютьсягрибами роду Aspergillus.

Вони викликають алергічні реакції, токсичні гепатити, патології нирок та деякі специфічні інфекційні захворювання. Доведено, що ці токсичні гриби провокують розвиток злоякісних пухлин.

Найбільш небезпечні захворювання

Найвідоміші та найнебезпечніші токсини продукують бактерії роду Clostridium, що викликають такі захворювання, як ботулізм, газова гангрена та правець.

Збудник ботулізму Clostridium botulinum виділяє кілька різновидів екзотоксинів, розвиваючись переважно у рибних, м'ясних та грибних консервах. Дані мікроорганізми виявляють свої патогенні властивості лише в анаеробних умовах. У присутності кисню вони гинуть.Шлунковий сік, вплив низьких температур (заморожування) і просолювання не інактивують токсини, а ось тривала термічна обробка діє на них згубно.

Накопичення ботулотоксинів у консервованих продуктах проявляється здуттям кришки тари (це явище називається бомбаж). Смакові якості при цьому практично не змінюються. Іноді може бути легкий присмак прогорклого жиру, і тільки при значному скупченні газів відбувається зміна кольору та консистенції продуктів.

Газова гангрена

Clostridium perfringens викликає газову гангрену, продукуючи 12 відомих отрут, які призводять до утворення набряків, газоутворення та некрозу тканин. Попадання патогенних мікроорганізмів відбувається під час поранень та одержання вогнепальних, колотих, рваних та інших ран, а також після травматичних ампутацій. Сприятливими умовами утворення токсинів в організмі є:

  • наявність у ділянці рани відмерлих клітин;
  • анаеробні умови;
  • загальне зниження опірностіорганізму інфекцій.

Крім цього, дані мікроорганізми можуть викликати харчові отруєння бактеріальними токсинами, які проявляються частою блювотою, діареєю, еритематозним висипом, підвищенням температури тіла.

Деякі штами Clostridium perfringens не інактивуються навіть кип'ятінням протягом 6 годин і зберігаються у готових харчових продуктах при недотриманні термінів та умов зберігання.

Бактерія Clostridium tetani є збудником правця. Вона продукує один із найсильніших мікробних екзотоксинів, що складається з двох фракцій. Спочатку виділяється тетанолізин, який руйнує клітини крові та пригнічує фагоцитоз, сприяючи якнайшвидшому проникненню збудника до нервових ганглій. Далі виробляється тетаноспазмін, що блокує дію гальмівних медіаторів. Це викликає неконтрольовані м'язові скорочення, що призводять до генералізованих судом та летального результату.

За несприятливих умов або за наявності кисню бактерії Clostridium tetani утворюють суперечки, які тривалий час можуть зберігати життєздатність у зовнішньому середовищі.

Токсичність умовно-патогенних мікроорганізмів

Деякі штами стафілококів виділяють ендоксин, що викликає патології у шлунково-кишковому тракті людини. Накопичуючись у великій кількості у готових молочних, м'ясних, рибних продуктах та кондитерських виробах, він може спричинити сильні отруєння.

Токсичність сальмонел доповнюється патогенною дією живих бактерій. При масовій загибелі бактерій відбувається інтенсивне вивільнення ендотоксинів, що порушують бар'єрну функцію стінок кишечника, що прискорює процес потрапляння сальмонел у кров'яне русло та розвиток патологій у місці їх локалізації.

Зараження найчастіше відбувається при поїданні неякіснихготових м'ясних продуктів (зельців, паштетів, ковбас, холодців, виробів із фаршу).

Багато штами кишкової палички (Escherichia coli) є патогенними за рахунок вироблення мікробних токсинів, що викликають гострі харчові отруєння. Зараження відбувається при поїданні обсіменених молочних та м'ясних продуктів.

Бактеріологічна зброя

На жаль, у світовій практиці зафіксовано чимало випадків застосування бактеріологічної зброї, яка є патогенною мікрофлорою, токсинами бактерій та засобами їх доставки. Воно створено з метою масового знищення людей, тварин чи сільськогосподарських рослин.

У лабораторіях ретельно вивчається характеристика токсинів та хвороботворних мікробів, що стає основою створення даного виду зброї. Культивування патогенних мікроорганізмів та створення препаратів, що містять живі культури та токсини, є головним завданням. Але при цьому важливу роль відіграють шляхи поширення мікробів, до основних з яких відносяться:

  • аерогенний;
  • контактний;
  • аліментарний;
  • трансмісивний.

Досить часто як біологічна зброя використовується суміш різних патогенних мікробів, що збільшує відсоток зараження та летальності. Однак для цього вибираються штами, які не передаються від зараженої людини здоровим людям. Це дозволяє локалізувати вогнище ураження та не допустити поширення захворювань на інші території.

Сучасні вчені намагаються синтезувати таку зброю. Для цього проводиться досконале вивчення токсинів бактерій, їх природи, властивості та отримання штучним шляхом їх аналогів у лабораторних умовах.