Токсини бактерій їх властивості та природа

Досить часто основу розвитку бактеріальної інфекції лежить дію токсинів. Вони є специфічними біологічними речовинами, які впливають на організм і провокують розвиток отруєння. Токсини бактерій та їх природа вивчаються медиками з метою пошуку протиотрути.

Токсини є біологічно активними речовинами, які ушкоджують клітину організму і призводять до її загибелі. Дані речовини можуть бути рослинної, мікробної, тваринної природи, проте найбільше широко зустрічається дана властивість у бактерій. Властивість продукувати отрути характеризує бактерії як патогенні, а якщо йдеться про представників рослинної, грибкової, тваринної природи, то вони вважаються отруйними.

Хімічний склад

За характером хімічного складу більшість токсинів бактерій має у своїй структурі високомолекулярні речовини (глікопротеїди, білки, пептиди).

Біохіміки відповідно до хімічних властивостей бактерій поділяють бактеріальні отрути на кілька груп:

протеотоксини – представлені групою білків простої чи складної конфігурації;
афлатоксини - мають відмінну особливість у вигляді стероїдної конфігурації;
ліпід А – група комплексів з ліпополісахаридів, токсична активність яких визначається ліпідом.

Цей біохімічний, а також імунохімічний діагностичні підходи дозволили аргументувати дію антитоксинів. Їх здобуття дозволяє вченим-медикам розрізняти один бактеріальний біополімер токсичної дії від іншого. Також стало можливим визначення in vitro токсигенних штамів та нетоксигенних (у пробірці), ступеня та патофізіологічних механізмів токсичного впливу на організм.

ПаульЕрліх першим визначив молекулярні властивості бактерій токсинів, застосовуючи антитоксини в якості молекулярних зондів. Рамон Гастон, на основі його теоретичних напрацювань, запровадив виробництво бактеріальних анатоксинів.

Антитоксичні дослідження уможливили диференціальну діагностику токсинів бактерій з їх поділом на серотипи (серологічні варіанти, групи), що визначається антигенними властивостями. За допомогою серологічного дослідження доведено ідентичність певних серотипів бактерій різних пологів та видів. Як встановилося при дослідженнях, спорідненими з антигенними властивостями є термолабільні ентеротоксини і холерні токсини, що продукуються E.coli і Sal.typhimurium.

Механізми дії

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

Певні токсичні продукти є інгібіторами деяких ферментів. Це можуть бути протеаза, ліпаза, інші ферменти, які руйнують структурні клітинні компоненти та метаболіти системного значення.

Активність

Високий ступінь токсичної активності бактерій зумовлюється порушенням обміну речовин та інших життєвих процесів на молекулярному рівні та при мінімальних концентраціях. Отрути характеризуються наявністю специфічності до тканинних та органних біомішеней. Відповідно розрізняють токсини цитотоксичної та системної дії. До токсинів із системним впливом відносяться міотропні (крототоксин), нейротропні (бунгаротоксини, ботулотоксини), кардіотоксини (палітоксин). прикладомцитотоксичної отрути може бути токсин з меншою тканинною специфічністю (які виділяються бактеріями газової гангрени).

Поділ за способом виділення отрут

Всі отруйні речовини, що виділяються бактеріями, поділяють на екзо- та ендотоксини. Різниця між ними полягає в тому, в яке середовище продукуються ці отрути мікроорганізмами.

Екзотоксин

Екзотоксини виробляються як грампозитивними, і грамотрицательными мікроорганізмами. Дані токсини білкової природи поділяються на мембранотоксини, цитотоксини, еритрогеміни, ексфоліанти, блокатори функціонального значення. Білкові токсичні продукти мають такі ефекти:

блокада білкового синтезу та інших життєвих процесів клітини;
збільшення ступеня проникності клітинної мембрани;
порушення клітинної взаємодії.

За молекулярною структурою екзотоксин можуть складатися з єдиного ланцюга з поліпептидів або з 2 фрагментів. Залежно від зв'язку екзогенних токсичних речовин з бактерією розрізняють три класи:

А – токсичні речовини, що виділяються у зовнішнє довкілля;
В – частково мають зв'язок із клітиною, а частково продукують токсини назовні;
С – пов'язані з клітиною токсини, які виходять назовні лише за загибелі бактерії.

Екзотоксини характеризуються високим ступенем токсичності, що втрачається при нагріванні та під дією формаліну. Однак імуногенна дія зберігається.Подібні токсичні продукти застосовують у медицині (відомі під назвою анатоксини), з допомогою проводиться профілактика гангрени, ботулізму, дифтерії, правця. Використовуються вони отримання спеціальних анатоксических сироваток.

Ендотоксини

Ендотоксиниявляють собою речовини, що складаються з ліпополісахаридів. Вони розташовуються у складі стінки грамнегативних мікробів, і виходять назовні у зв'язку із загибеллю клітини. Ендотоксини характеризуються меншою токсичністю, термостабільністю. Дані продукти також активізують вироблення інтерферонів, що характеризуються вираженою алергічною дією.

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

Гангренозні збудники та їх токсичність

Однією з найагресивніших бактерій, яким притаманні властивості утворювати токсини, є клостридії. Вони спричиняють розвиток газової гангрени.

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