Jedno z kráľovstiev živej prírody zahŕňa jednobunkové živé organizmy pridelené oddeleniu baktérií. Väčšina ich druhov produkuje špeciálne chemické zlúčeniny – exotoxíny a endotoxíny. Ich klasifikácia, vlastnosti a vplyv na ľudské telo budú študované v tomto článku.
Čo sú toxíny
Látky (hlavne proteínovej alebo lipopolysacharidovej povahy) vylučované bakteriálnou bunkou do medzibunkovej tekutiny po jej smrti sú bakteriálne endotoxíny. Ak živý prokaryotický organizmus produkuje do hostiteľskej bunky toxické látky, potom sa v mikrobiológii takéto zlúčeniny nazývajú exotoxíny. Pôsobia deštruktívne na ľudské tkanivá a orgány, a to: inaktivujú enzymatický aparát na bunkovej úrovni, narúšajú metabolizmus. Endotoxín je jed, ktorý má škodlivý účinok na živé bunky a jeho koncentrácia môže byť veľmi malá. V mikrobiológii je známych asi 60 zlúčenín vylučovaných bakteriálnymi bunkami. Zvážte ich podrobnejšie.
Lipopolysacharidová povaha bakteriálnych jedov
Vedci zistili, že endotoxín je produktom štiepenia vonkajšej membrány gramnegatívnych baktérií. Ide o komplex pozostávajúci z komplexného uhľohydrátu a lipidu, ktorý interaguje so špecifickým typom bunkového receptora. Takáto zlúčenina pozostáva z troch častí: lipidu A, molekuly oligosacharidu a antigénu. Je to prvá zložka, ktorá vstupuje do krvného obehu, ktorá spôsobuje najväčší škodlivý účinok, sprevádzaný všetkými príznakmi ťažkej otravy: dyspeptické symptómy, hypertermia, lézie centrálneho nervového systému. Otrava krvi endotoxínmi prebieha tak rýchlo, že sa v tele rozvinie septický šok.
Ďalším štruktúrnym prvkom zahrnutým v endotoxíne je oligosacharid obsahujúci heptózu – C7H14O7. Pri vstupe do krvného obehu môže centrálny disacharid tiež spôsobiť intoxikáciu tela, ale v miernejšej forme, ako keď sa lipid A dostane do krvného obehu.
Dôsledky vplyvu endotoxínov na ľudský organizmus
Najčastejšími účinkami bakteriálnych jedov na bunky sú trombohemoragický syndróm a septický šok. Prvý typ patológie sa vyskytuje v dôsledku vstupu látok do krvi - toxínov, ktoré znižujú jej zrážanlivosť. To vedie k početným poškodeniam orgánov pozostávajúcich z spojivového tkaniva - parenchýmu, ako sú napríklad pľúca, pečeň, obličky. V ich parenchýme dochádza k mnohopočetným krvácaniam, v ťažkých prípadoch aj ku krvácaniu. Iný typ patológievyplývajúci z pôsobenia bakteriálnych jedov je septický šok. Vedie k narušeniu cirkulácie krvi a lymfy, čoho dôsledkom sú poruchy transportu kyslíka a živín do životne dôležitých orgánov a tkanív: mozog, pľúca, obličky, pečeň.
U človeka sa prudko zvyšujú život ohrozujúce symptómy, ako je rýchly pokles krvného tlaku, hypertermia a rýchlo sa rozvíjajúce akútne kardiovaskulárne zlyhanie. Naliehavý lekársky zásah (hormonálna a antibiotická liečba) zastaví pôsobenie endotoxínu a rýchlo ho odstráni z tela.
Výrazné vlastnosti exotoxínov
Pred objasnením špecifík tohto typu bakteriálnych jedov si pripomeňme, že endotoxín je jednou zo zložiek lyzátu bunkovej steny mŕtvej gramnegatívnej baktérie. Exotoxíny sú syntetizované živými prokaryotickými bunkami, grampozitívnymi aj gramnegatívnymi. Z hľadiska chemickej štruktúry ide výlučne o bielkoviny s malou molekulovou hmotnosťou. Dá sa povedať, že hlavné klinické prejavy, ktoré sa vyskytujú v procese infekčných ochorení, sú spôsobené práve škodlivým účinkom exotoxínov, ktoré vznikajú v dôsledku metabolizmu samotnej baktérie.
Mikrobiologické štúdie preukázali vyššiu virulenciu tohto typu bakteriálnych jedov v porovnaní s endotoxínmi. Pôvodcovia tetanu, čierneho kašľa, záškrtu produkujú jedovatélátky bielkovinovej povahy. Majú termolabilitu a ničia sa pri zahrievaní v rozsahu 70 až 95 stupňov Celzia počas 12-25 minút.
Typy exotoxínov
Klasifikácia tohto typu bakteriálnych jedov je založená na princípe ich účinku na bunkové štruktúry. Napríklad sa rozlišujú membránové toxíny, ktoré ničia membránu hostiteľskej bunky alebo narúšajú difúziu a aktívny transport iónov prechádzajúcich cez membránovú dvojvrstvu. Existujú aj cytotoxíny. Ide o jedy, ktoré pôsobia na hyaloplazmu bunky a narúšajú asimilačné a disimilačné reakcie, ktoré sa vyskytujú v bunkovom metabolizme. Iné zlúčeniny - jedy "fungujú" ako enzýmy, napríklad hyaluronidáza (neurominidáza). Potláčajú prácu ľudského imunitného systému, to znamená, že inaktivujú produkciu B lymfocytov, monocytov a makrofágov v lymfatických uzlinách. Takže proteázy ničia ochranné protilátky a lecitináza rozkladá lecitín, ktorý je súčasťou nervových vlákien. To vedie k narušeniu vedenia bioimpulzov a v dôsledku toho k zníženiu inervácie orgánov a tkanív.
Cytotoxíny môžu pôsobiť ako detergenty, ktoré ničia integritu lipidovej vrstvy membrány hostiteľskej bunky. Navyše sú schopné ničiť ako jednotlivé bunky tela, tak aj ich pridružené tkanivá – tkanivá, čo spôsobuje tvorbu biogénnych amínov, ktoré sú produktmi metabolických reakcií a vykazujú toxické vlastnosti.
Mechanizmus účinku bakteriálnych jedov
Mikrobiologické štúdie preukázali, že endotoxín je komplexštruktúra obsahujúca 2 molekulárne centrá. Prvý viaže jedovatú látku na špecifický bunkový receptor a druhý, ktorý rozdeľuje membránu, vstupuje priamo do bunkovej hyaloplazmy. V ňom toxín blokuje metabolické reakcie: biosyntézu proteínov prebiehajúcu v ribozómoch, syntézu ATP uskutočňovanú mitochondriami a replikáciu nukleových kyselín. Vysoká virulencia bakteriálnych peptidov, pokiaľ ide o chemickú štruktúru ich molekúl, sa vysvetľuje skutočnosťou, že niektoré lokusy toxínov sa maskujú ako priestorová štruktúra látok v bunke, ako sú neurotransmitery, hormóny a enzýmy. To umožňuje toxínu „obísť bunkový obranný systém“a rýchlo preniknúť do jeho cytoplazmy. Bunka je teda proti bakteriálnej infekcii neozbrojená, pretože stráca schopnosť vytvárať si vlastné ochranné látky: interferón, gamaglobulíny, protilátky. Je potrebné poznamenať, že vlastnosti endotoxínov a exotoxínov sú podobné v tom, že oba typy bakteriálnych jedov pôsobia na špecifické bunky tela, to znamená, že majú vysokú špecifickosť.