Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Медицина arrow Ветеринарная микробиология и иммунология

Факторы патогенности с токсической функцией

Факторы патогенности с токсической функцией. Факторы патогенности с инвазивной и антифагоцитарной функциями играют роль на начальных стадиях развития инфекции. Выработка этих факторов и их воздействие на клетки и ткани является пусковым моментом в возникновении инфекционного процесса.

Дальнейшее же развитие процесса, формирование специфических патологических поражений при многих инфекциях определяется преимущественно группой факторов с токсической функцией. Считается, что токсигенностъ — способность вырабатывать токсические вещества — является более поздним эволюционным приобретением патогенных микробов по сравнению с агрессивными факторами.

Микробные токсины имеют различную химическую структуру и различаются по характеру биологического действия. В основу предложенной ранее классификации токсинов положен принцип локализации их в микробной клетке. Все токсические вещества микроорганизмов делятся на внеклеточные и внутриклеточные (экзотоксины и эндотоксины).

Экзотоксины являются продуктами метаболизма микробной клетки и выделяются в окружающую среду. Экзотоксины продуцируют стафилококки, стрептококки, возбудители столбняка, ботулизма, анаэробной инфекции, сибирской язвы, чумы и др. Получают экзотоксины сравнительно простыми методами. Культуру токсигенного микроба выращивают в течение определенного времени на соответствующей питательной среде, а затем освобождают культуральную жидкость от микробных клеток путем фильтрования через бактериальные фильтры или центрифугированием. Полученный фильтрат или супернатант помимо токсина содержит также другие продукты метаболизма и называется нативным токсином.

Путем осаждения сульфатом аммония, кислотами, спиртом, ультрафильтрацией, электродиализом из него получают очищенный токсин. В очищенном виде получены столбнячный, ботули- нический токсины, стафилококковые энтеротоксины и др.

Эндотоксины являются составной частью микробной клетки и освобождаются только при ее распаде. Эндотоксины содержат многие грамотрицательные бактерии: возбудители сальмонеллезов, колиэнтеритов, бруцеллеза, туляремии. Для получения эндотоксинов используют сложные методы, основанные на экстрагировании микробной массы различными химическими растворителями. Нередко экстрагированию предшествует дезинтеграция клеток тем или иным способом: механическим растиранием, попеременным замораживанием и оттаиванием, озвучиванием ультразвуком, разрушением под высоким давлением.

Деление токсинов на экзо- и эндотоксины является несколько условным, так как согласно полученным в последние годы данным некоторые субстанции со свойствами экзотоксинов могут быть прочно связаны с определенными структурными компонентами микробной клетки (например, у чумных бактерий), а эндотоксины в процессе роста культуры частично выделяются в окружающую среду. Однако несмотря на то что наименование экзо- и эндотоксины утратило в настоящее время свой первоначальный смысл, эти две категории токсичных субстанций четко различаются между собой многими физико-химическими и биологическими свойствами. Экзотоксины представляют собой вещества белковой природы. По химической структуре они делятся на простые и сложные. Простые экзотоксины синтезируются микробной клеткой в форме единой полипептидной цепи. К простым относятся дифтерийный, столбнячный, ботулинический токсины. Сложные экзотоксины состоят из двух и более компонентов. Сложную структуру имеют холерный энтеротоксин (холероген), токсин сибиреязвенных бацилл, а-токсин возбудителя анаэробной инфекции.

Химической природой экзотоксинов объясняется их малая устойчивость к факторам внешней среды, в частности к повышенной температуре. Большинство экзотоксинов (дифтерийный, столбнячный и др.) термолабильны, разрушаются при 60 °С в течение 20...60 мин. Исключение составляют ботулинический токсин, энтеротоксины стафилококка, кишечной палочки, выдерживающие кипячение в течение нескольких минут. Эти токсины не разрушаются под влиянием пищеварительных ферментов и при пероральном введении вызывают отравление организма.

Экзотоксины легко диффундируют в окружающую среду из микробных клеток. Обладают высокой активностью. Избирательно поражают отдельные органы и ткани. Выражены антигенные свойства; вызывают образование в организме антитоксинов. Протеины обладают свойствами ферментов; некоторые получены в кристаллическом состоянии. Термолабильны. Неустойчивы к протеолитическим ферментам (38...40°С). Под действием 0,3...0,4%-ного формалина переходят в анатоксины.

Эндотоксины прочно связаны с неразрушенным телом микробной клетки; менее токсичны. Избирательного действия не наблюдается или оно слабо выражено. Слабые антигены; антисыворотки обладают невысокой активностью. Протеины или различные химические комплексы — глюцидолипоиды, полисахарид олипоидопротеиды. Термостабильны. Устойчивы к действию протеолитических ферментов. Более устойчивы к формалину.

Отличительной особенностью большинства экзотоксинов является выраженная органотропность, проявляющаяся в избирательном поражении определенных органов и тканей. Высокая специфичность действия экзотоксинов обусловливает характерную клиническую картину заболевания. В основе патогенетического действия токсинов лежит их способность разрушать определенные клеточные структуры или нарушать определенные клеточные функции. Органотропность и специфичность действия экзотоксинов связаны с наличием на поверхности чувствительных клеток организма специфических рецепторных структур, к которым присоединяются молекулы токсина, и особенностями строения токсинов.

Роль клеточных рецепторов для большинства известных бактериальных экзотоксинов (столбнячного, ботулинического, холерного и др.) выполняют молекулы ганглиозидов. Ганглиозиды представляют собой гликосфинголипиды, содержащие сиаловые кислоты, причем непосредственное участие в связывании с токсином принимает углеводная часть ганглиозидной молекулы. Именно поэтому воздействие нейраминидазой, расщепляющей сиаловые кислоты, снижает степень связывания ганглиозида с токсином, а ганглиозиды, лишенные остатков сиаловой кислоты, не обладают токсинсвязывающей способностью.

Соединение токсина с рецептором клетки осуществляется посредством определенного участка молекулы.

Токсины представляют собой биологически активные макро- молекулярные системы с двумя четко разграниченными функциями. Одна часть молекулы содержит активированные группы, ответственные за специфическое патогенетическое действие токсина. Другая часть несет акцепторные группы, ответственные за присоединение токсина к определенным рецепторным структурам на чувствительной клетке.

Взаимодействие токсина с чувствительной клеткой, приводящее к развитию интоксикации, осуществляется в несколько последовательных этапов и связано с его активацией.

Многие экзотоксины, как простые так и сложные, синтезируются патогенными бактериями в виде неактивных предшественников, именуемых протоксинами, и проявляют биологическую активность только после активации. Процесс активации протоксинов in vivo осуществляется по типу ограниченного протеолиза, по- видимому под действием протеаз, вырабатываемых либо самой бактериальной клеткой, либо тканью-мишенью.

У простых токсинов в результате протеолиза происходит расщепление одноцепочечной молекулы с образованием бифункциональной системы, состоящей из активаторного и акцепторного фрагментов.

В отличие от названных энтеротоксинов действие энтеротоксинов, вырабатываемых Staph, aureus, Cl. perfringens, В. cereus, вызывающих пищевые отравления, сопровождающиеся также рвотой и диареей, не ограничивается одними лишь изменениями в проницаемости кишки. Например, энтеротоксины стафилококка представляют собой нейротоксины и действуют через алиментарный тракт на центральную и вегетативную нервную систему.

Многие патогенные микроорганизмы, как, например возбудители ботулизма, анаэробной инфекции, стафилококки, стрептококки, секретируют в культуральную среду токсичные вещества, обладающие способностью в опытах in vitro лизировать эритроциты и получившие в связи с этим название гемолизины. При внутривенном введении мышам эти токсины оказывают летальное действие.

Экзотоксины чрезвычайно токсичны, действуют в малых дозах. Токсические свойства их измеряют в Dim и LD50, которые определяют в экспериментах на чувствительных животных. Наиболее сильным из бактериальных токсинов является ботулинический. В 1 мг чистого токсина ботулина содержится около 1 000 000 Dim для морских свинок.

Токсичность связана с наличием в структуре токсинов активного центра, блокирование которого путем обработки формалином (0,3...0,4%-ный раствор формалина при 38 °С в течение 30 дней) приводит к утрате токсических свойств. Такие обезвреженные токсины именуются анатоксинами (токсоидами). Они широко применяются в качестве вакцин для профилактики заболеваний, в патогенезе которых основную роль играет токсический фактор (дифтерия, столбняк и др.).

У всех экзотоксинов хорошо выражены антигенные и иммуногенные свойства, которые сохраняются после их детоксикации. Антитела против экзотоксинов обладают защитным действием и составляют основу антитоксического иммунитета. Для лечения столбняка, ботулизма и других инфекций используют антитоксические сыворотки, содержащие антитела — антитоксины.

Эндотоксины входят в состав внешнего слоя клеточной стенки грамотрицательных бактерий. По химической природе они представляют собой липополисахариды (Л ПС) и являются структурным компонентом соматического О-антигена, который кроме Л ПС включает также протеин.

В состав ЛПС входит липид А и полисахаридная область, состоящая из базальной структуры и О-специфических боковых цепей.

Липид А, являющийся существенной частью эндотоксина, ответственной за его токсические свойства, имеет сходную структуру и химический состав у различных видов грамотрицательных бактерий и состоит из ацетилглюкозамина и длинноцепочечных жирных кислот.

О-полисахариды боковых цепей ЛПС, в отличие от базальной структуры полисахарида и липида А, характеризуются чрезвычайным разнообразием и определяют серологическую специфичность различных бактерий.

Наиболее изучены эндотоксины энтеробактерий: сальмонелл, эшерихий. Кроме токсичности они обладают пирогенностью — способностью вызывать повышение температуры тела. За пиро- генность, равно как и за токсичность, ответственна липидная фракция токсина. Пирогенный эффект эндотоксина связан с высвобождением под его влиянием эндогенного пирогенного вещества из полиморфно-ядерных лейкоцитов и макрофагов.

Эндотоксины имеют характеристики, часто прямо противоположные таковым экзотоксинов. Эндотоксины термостабильны, некоторые из них выдерживают длительное кипячение и даже автоклавирование при 120 °С в течение 30 мин. При обработке формалином эндотоксины обезвреживаются лишь частично. Эндотоксины по сравнению с экзотоксинами менее токсичны: LD5o для среднего эндотоксинового препарата составляет от 200 до 400 мг на мышь.

Органотропность у эндотоксинов выражена слабо. При введении в организм в больших дозах все эндотоксины вызывают общее отравление с однотипной клинической картиной: слабость, одышку, диарею, понижение температуры тела. Сходное биологическое действие эндотоксинов различного происхождения, очевидно, объясняется отсутствием специфики в структуре липида А, ответственного за их биологическую активность.

В отличие от экзотоксинов эндотоксины обладают относительно слабыми антигенными свойствами. Антисыворотки к эндотоксинам не полностью нейтрализуют их токсические свойства. Объясняется это тем, что эндотоксины индуцируют образование антител к полисахаридной части, а токсичность их обусловлена липидным компонентом.

Одной из особенностей эндотоксинов энтеробактерий является их способность вызывать в небольших дозах временное повышение устойчивости организма к инфекции. Роль эндотоксина в увеличении резистентности неспецифична: липополисахарид, полученный из одного вида бактерий, вызывает формирование устойчивости к заражению другими видами как грамотрицательных, так и грамположительных бактерий. В механизме развития устойчивости основное значение принадлежит активации макрофагальной системы организма и индукции выработки интерферона. Явление неспецифической стимуляции защитных систем играет существенную роль, так как в естественных условиях постоянно происходит иммунизация человека и животных эндотоксинами кишечных бактерий.

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы