Какие виды токсинов могут образовывать бактерии. Свойства бактериальных токсинов и их получение
Бактерии могут продуцировать или содержать в составе своих клеток ядовитые вещества – токсины.
1. Полностью секретируемые токсины называются еще экзотоксинами.
2. Некоторые белковые токсины являются частично секретируемыми .
3. Ряд микробов продуцируют белковые токсины, которые могут оказаться вне клетки только в результате ее лизиса, такие белковые токсины называются несекретируемыми.
Токсины, которые можно разделить на две большие группы - экзотоксины и эндотоксины.
Токсичность – способность м/о продуцировать эндотоксины (микробы называются токсичными)
Токсигенность – способность м/о продуцировать экзотоксины (микробы называются токсигенными)
Эндотоксин – липополисахарид, входящий в состав наружной мембраны клеточной стенки грамотрицательных бактерий. Эндотоксины высвобождаются только при гибели бактерий , характерны для грамотрицательных бактерий, представляют собой сложные химические соединения клеточной стенки (ЛПС). Свойства: токсичность определяется липидом А, токсин относительно термостоек; иммуногенные и токсические свойства выражены более слабо, чем у экзотоксинов. Не смотря на низкую, по сравнению с белковыми токсинами ядовитость, эндотоксин в состоянии вызвать патологический процесс, особенно в том случае, когда попадает в кровоток (т.е. когда развивается эндотоксинемия).
А. Невысокий уровень эндотоксина в крови сопровождается лихорадкой, нарушением кровообращения (в основном местного), активацией комплемента по альтернативному пути.
Б. Высокий уровень эндотоксина в крови может обусловить развитие токсикосептического шока.
Экзотоксины продуцируются во внешнюю среду (организм хозяина), обычно белковой природы, могут проявлять ферментативную активность, могут секретировать как грамположительными, так и грамотрицательными бактериями. Они обладают очень высокой токсичностью, термически нестойки. Экзотоксины проявляют высокую иммуногенность и вызывают образование специфических нейтрализующих антител - антитоксинов.
Типы экзотоксинов:
по механизму действия и точке приложения: цитотоксины (энтеротоксины и дерматонекротоксины), мембранотоксины (гемолизины, лейкоцидины), функциональные блокаторы (холероген), эксфолианты и эритрогенины.
по механизму токсического действия :
Экзотоксины с мембрано-повреждающим механизмом действия повышают проницаемость поверхностных мембран, разрушают эритроциты, лейкоциты, тромбоциты, базофилы и другие клетки. К ним относятся в первую очередь гемолизины и лейкоцидины.
Цитотоксины – блокируют синтез белка на субклеточном уровне (дифтерийный экзотоксин) и переноса электронов по цепи («мышиный» токсин возбудителя чумы),
Функциональные блокаторы – токсины, блокирующие функции определенных тканевых структур. Энтеротоксины холерного вибриона и патогенных грамотрицательных бактерий, воздействуя на аденилатциклазную систему энтероцитов, вызывают выход ионов и воды из тканей в кишечник, что и обусловливает патогенез холеры и других форм диареи. Экзотоксин возбудителя ботулизма подавляет выделение ацетилхолина в нервно-мышечном синапсе и блокирует передачу нервного импульса на мышечное волокно. Механизм действия экзотоксина возбудителя столбняка также связан с торможением передачи синаптических медиаторов (ацетилхолина, норадреналина и других).
Эксфолиатины и эритрогенины – образуются некоторыми штаммами золотистого стафилококка и скарлатинозного стрептококка.
Особым образом проявляют свое действие энтеротоксины, продуцируемые стафилококками. Эти белки обладают свойствами суперантигенов, т. е. антигенов, которые стимулируют синтез излишнего количества Т-лимфоцитов. Последние начинают вырабатывать огромное количество интерлейкина-2, а это и приводит к токсическому эффекту.
Также наиболее простая классификация делит белковые токсины на четыре группы.
А. Нейротоксины действуют на клетки нервной системы.
Б. Энтеротоксины действуют на клетки желудочно-кишечного тракта.
В. Цитотоксины блокируют синтез белка на субклеточном уровне.
Г. Гемолизины повышают проницаемость поверхностной мембраны эритроцитов, вызывая их гемолиз.
Токсигенность микробов определяют по тому же принципу, что и вирулентность. Единицами измерения токсигенности, как и вирулентности, являются минимальная смертельная доза (Dlm) и средняя смертельная доза (LD50).
Для определения Dlm и LD50 фильтрат бульонной культуры разводят стерильным изотоническим раствором хлорида натрия в сотни, тысячи и миллионы раз. Каждую дозу токсина испытывают одновременно на 6-10 животных. Для постановки проб подбирают животных, наиболее чувствительных к исследуемому токсину. Например, дифтерийный токсин титруют на морских свинках, столбнячный токсин-на мышах.
Реакция флоккуляции. В результате взаимодействия токсина или анатоксина с антитоксической сывороткой выпадают хлопья флоккулята. Наиболее интенсивная и ранняя («инициальная») флоккуляция происходит в пробирке, где антиген и антитело содержатся в эквивалентных количествах.
Экзотоксины – секреторные белковые вещества, проявляющие ферментативную активность. По механизму действия экзотоксина на клетку различают: цитотоксины, мембранотоксины, функциональные блокаторы, эксфолианты и эритрогемины. Механизм действия белковых токсинов сводится к повреждению жизненно важных процессов в клетке: повышению проницаемости мембран, блокаде синтеза белка и других биохим процессов в клетке или нарушению взаидомействия и взаимокоординации между клетками.
Экзотоксины являются сильными антигенами, которые продуцируют образование в организме антитоксинов.
По молекулярной организации делятся на 2 группы: 1) экзотоксины из двух фрагментов 2) составляющие единую полипептидную цепь.
По степени связи с бактериальной клеткой: 1) класс А – токсины, секретируемые во внешнюю среду(токсин дифтериной палочки) 2) класс В – токсины, частично секретируемые во внешнюю среду и частично связанные с микробной клеткой (тетаноспазмин столбнячной палочки)
3) класс С – токсины, связанные и с микробной клеткой и попадающие в окр среду при разрушении клетки (экзотоксины энтеробактерий).
Классификация по характеру мишеней: нейротоксины, гемолизины(разрушают эритроциты), энтеротоксины, дерматонекротоксины, лейкоцидины(повреждают фагоциты)
Экзотоксины обладают высокой токсичностью. Под воздействием формалина и температуры утрачивают свою токсичность, но сохраняют иммуногенное свойство. Такие токсины получили название анатоксинов и применяются для профилактики заболевания столбняка, гангрены, ботулизма, дифтерии, а также используются в виде антигенов в иммунизации животных с целью получения анатоксических сывороток.
Экзотоксины, состоящие из двух фрагментов - А и В. Каждый фрагмент сам по себе не активен. Свойствами токсина они обладают, будучи связанными друг с другом. При этом фрагмент В выполняет две функции - акцепторную (распознает рецептор на мембране и связывается с ним) и формирования внутримембранного канала. Фрагмент А проникает через него в клетку и проявляет в ней токсическую активность, воздействуя на различные процессы метаболизма клетки. Такую структуру имеют, например, энтеротоксины холерного вибриона и патогенных грамотрицательных бактерий.
Нередко бактерии синтезируют несколько экзотоксинов, проявляющих различное действие(летальное, гемолитическое, цитотоксическое).
5. Эндотоксины, химический состав, свойства, механизм действия. Отличия экзо- и эндотоксинов.
Эндотоксины по своей химической структуре являются липополисахаридами, которые содержатся в клеточной стенке грамотрицательных бактерий и выделяются в окружающую среду при лизисе бактерий. Эндотоксины не обладают специфичностью, термостабильны, менее токсичны, обладают слабой иммуногенностью. При поступлении в организм больших доз эндотоксины угнетают фагоцитоз, гранулоцитоз, моноцитоз, увеличивают проницаемость капилляров, оказывают разрушающее действие на клетки. Микробные липополисахариды разрушают лейкоциты крови, вызывают дегрануляцию тучных клеток с выделением вазодилататоров, активируют фактор Хагемана, что приводит к лейкопении, гипертермии, гипотонии, ацидозу, дессиминированной внутрисосудистой коагуляции (ДВК). Эндотоксины стимулируют синтез интерферонов, активируют систему комплемента по классическому пути, обладают аллергическими свойствами. При введении небольших доз эндотоксина повышается резистентность организма, усиливается фагоцитоз, стимулируются В-лимфоциты. Сыворотка животного иммунизированного эндотоксином обладает слабой антитоксической активностью и не нейтрализует эндотоксин. Патогенность бактерий контролируется тремя типами генов: гены – собственной хромосомами, гены привнесенные плазмидами умеренными фагами.
Токсины бактериальные Токсины бактериальные
входящие в состав структур микробной клетки или продуцируемые ею в окружающую среду вещества, оказывающие повреждающее действие на организм человека и животных. Вызывают характерные синдромы и в большей или меньшей мере определяют течение и исход болезни. Т.б. условно разделяют на: эндотоксины (см.) и экзотоксины (см.). Исходя из структурно-функциональных св-в Т. дифференцируют на простые и сложные. Простые Т. являются белками, одна полипептидная цепь к-рых несет токсическую (активатор), др. - транспортную (рецептор) функцию. Все они относятся к группе экзотоксинов. Сложные Т. состоят из нескольких компонентов белковой и небелковой (полисахаридной, липидной) природы, также имеют рецептор и активатор. Сложное строение свойственно всем эндотоксинам и некоторым экзотоксинам. Все Т. обладают выраженными антигенными и протективными св-вами, причем по специфичности Аг эндотоксинов близки к бактериям-продуцентам, Аг экзотоксинов отличаются от них. В связи с этим антисыворотки против эндотоксинов нейтрализуют и эндотоксин, и бактерию-продуцент, против экзотоксинов - только экзотоксин. Эффект, вызываемый Т., как правило, является следствием целого ряда поступательно протекающих реакций, начиная с адсорбции транспортной части Т. на рецепторах клеток-мишеней. Рецепторы для экзотоксинов расположены на ограниченной группе клеток, поэтому их действие проявляется в специфическом симптомокомплексе; эндотоксины способны адсорбироваться и повреждать клетки различных органов, в связи с чем клин, проявления действия разных эндотоксинов близки. См. Токсикозы микробные , Токсико-инфекции пищевые.
(Источник: «Словарь терминов микробиологии»)
Смотреть что такое "Токсины бактериальные" в других словарях:
Ядовитые вещества, выделяемые бактериями в окружающую среду (экзотоксины) или содержащиеся в микробных клетках (эндотоксины). Экологический энциклопедический словарь. Кишинев: Главная редакция Молдавской советской энциклопедии. И.И. Дедю. 1989 … Экологический словарь
Современная энциклопедия
Соединения (часто белковой природы) бактериального, растительного или животного происхождения, способные при попадании в организм животных или человека вызывать заболевание или их гибель. Содержатся в ядах змей, пауков, скорпионов. Бактериальные… … Большой Энциклопедический словарь
ТОКСИНЫ - ТОКСИНЫ. Понятие «токсин» вошло в иммунобиологию в конце 19 в., когда были обнаружены у животных и растений, а также у бактерий вещества, обладающие следующими основными свойствами: 1) При введении в организм животного вызывают… … Большая медицинская энциклопедия
Токсины - ТОКСИНЫ, соединения, выделяемые микроорганизмами, растениями или животными, которые при попадании в другой организм могут вызывать его заболевание или гибель. Содержатся в ядах змей, пауков, скорпионов и др. Бактериальные токсины вызывают… … Иллюстрированный энциклопедический словарь
- (от греч. toxikon яд), ядовитые вещества, образуемые нек рыми микроорганизмами, растениями н животными. По химич. природе полипептиды и белки. Иногда термин «Т.» распространяется и на ядовитые вещества небелковой природы (в частности афлатоксины… … Биологический энциклопедический словарь
Соединения (часто белковой природы) бактериального, растительного или животного происхождения, способные при попадании в организм животных или человека вызывать заболевание или гибель. Содержатся в ядах змей, пауков, скорпионов. Бактериальные… … Энциклопедический словарь
- (от греческого toxikоn яд) вещества бактериального, растительного или животного происхождения, способные угнетать физиологические функции, что приводит к заболеванию или гибели животных и человека. По химической природе все Т. белки или… … Большая советская энциклопедия
ТОКСИНЫ - (от греч. toxikón яд), ядовитые продукты метаболизма микроорганизмов (бактерий, грибов), растений и животных.К Т. растительного происхождения (фитотоксины) относятся абрин, рицин, круцин и другие вещества, содержащиеся в семенах растений… … Ветеринарный энциклопедический словарь
Соединения (часто белковой природы) бактериального, растит. или животного происхождения, способные при попадании в организм животных или человека вызывать заболевание или гибель. Содержатся в ядах змей, пауков, скорпионов. Бактериальные Т.… … Естествознание. Энциклопедический словарь
Книги
- Судебно-медицинская экспертиза пищевых отравлений. Учебное пособие , Г. Н. Зарафьянц , М. И. Круть , С. Ю. Сашко Категория: Учебники для ВУЗов Издатель: Издательство СПбГУ , Производитель: Издательство СПбГУ ,
- Судебно-медицинская экспертиза пищевых отравлений , Михаил Круть , В пособии изложены современные классификации пищевых отравлений (ПО) немикробной (истинные и косвенные), микробной этиологии (пищевые токсикоинфекции, бактериальные интоксикации) и… Категория: Учебная литература Издатель:
Токсические вещества, синтезируемые бактериями, по химической природе относятся к белкам (экзотоксины) и ЛПС (эндотоксины) – локализуются в стенке Б!! и освобождаются только после их разрушения.
Белковые токсины. В настоящее время известно >80, отличаются друг от друга по Мг, хим структуре, «мишеням» и биологической активности. В зависимости от связи с Б!, подразделяются на полностью секретируемые (экзотоксины), частично секретируемые и несекретируемые (освобождаются при разрушении Б!). Но белковые токсины предназначены не только для поражения чка, они могут также участвовать и в метаболических реакциях самих бактерий. Делятся на: термолабильные и термостабильные.
Имеют 2 центра: 1 – фиксирует молекулу токсина на соответствующем клеточном рецепторе, 2 – токсический фрагмент – проникает внутрь и блокирует жизненно важные метаболические реакции.
Клеточные рецепторы для разных токсинов неодинаковы:
на ганглиозидах определенного типа - тетаноспазмин, холероген, энтеротоксины кишечных бактерий и др.
СПЕЦИФИЧНОСТЬ действия белковых токсинов, определяется избирательной фиксацией токсина на рецепторах -«мишеней» определенных тканей (эпителиальной, нервной и др). По механизмам действия токсинов выделяют:
«цитотоксины» – блокируют синтез белка.
группа антиэлонгаторов (дифтерийный гистотоксин, токсин синегнойной палочки и др), выводят из строя фермент трансферазу II, ответственную за элонгацию (наращивание) полипептидной цепи на рибосоме.
токсины с энтеропатогенной активностью (Staph. aureus, Cl. perfringens)
дермонекротоксины (Pseudomonas aeruginosa, B. Pertussis).
«мембранотоксины»
Проницаемость мембраны эритроцитов (гемолизины) (Pseudomonas aeruginosa, Staph. aureus, стрептококки, клостридии)
Проницаемость мембраны лейкоцитов (лейкоцидины) (Staph. aureus, стрептококки (pyogenes), клостридии (perfringens et botulini)).
«функциональные блокаторы»
Термолабильные (ТЛ) и термостабильные (ТС) энтеротоксины (холероген, термолабильные энтеротоксины Е. coli и др энтеробактерий) – активизируют аденилатциклазу → проницаемости стенки тонкой кишки и выход жидкости в ее просвет (диарея).
Токсикоблокаторы (сибиреязвенный и чумной токсины – инактивируют аденилатциклазу)
Нейротоксины (тетаноспазмин, ботулинический токсин) блокируют передачу нервных импульсов в клетках спинного и головного мозга.
эксфолиатины и эритрогенины (образуются некоторыми штаммами золотистого стафилококка и скарлатинозным стрептококком) – влияют на взаимодействие клеток между собой и с межклеточными веществами.
Высокую ТОКСИЧНОСТЬ белковых токсинов объясняется особенностью строения участков их молекул, имитирующих структуру субъединиц гормонов, ферментов и нейромедиаторов МК антиметаболиты.
Токсичность измеряется в тех же единицах, в которых оценивается вирулентность, - DLM и LD 50 .
ИММУНОГЕННЫЕ свойства проявляются в способности вызывать иммунный ответ со стороны МК (индуцировать синтез специфических Ат–антитоксинов).
АНАТОКСИНЫ. Ряд белковых токсинов под действием формалина утрачивает свою ядовитость, сохраняя при этом иммуногенные свойства (столбнячный, дифтерийный и нек др), применяются в качестве вакцин для профилактики.
Многие бактерии образуют не один, а несколько белковых токсинов, которые обладают разным действием.
Выделяются в окружающую среду в процессе жизнедеятельности микроорганизма. Эндотоксины прочно связаны с бактериальной клеткой и выделяются в окружающую среду после гибели клетки.
Свойства эндо и экзотоксинов.
Экзотоксины образуют возбудители так называемых токсинемических инфекций, к которым относятся дифтерия , столбняк , газовая гангрена , ботулизм , некоторые формы стафилококковых и стрептококковых инфекций.
Некоторые бактерии одновременно образуют как экзо-,так и эндотоксины (кишечная палочка, холерный вибрион).
Получение экзотоксинов.
1) выращивание токсигенной (образующей экзотоксин) культуры в жидкой питательной среде;
2) фильтрование через бактериальные фильтры (отделение экзотоксина от бактериальных клеток); можно использовать другие способы очистки.
Экзотоксины используют затем для получения анатоксинов.
Получение анатоксинов.
1) к раствору экзотоксина (фильтрату бульонной культуры токсигенных бактерий) добавляют 0,4% формалин и выдерживают в термостате при 39-40°С 3-4 недели; происходит потеря токсичности, но антигенные и иммуногенные свойства сохраняются;
2) добавляют консервант и адъювант.
3) общая физиологическая реактивность организма; она определяется физиологическими особенностями макроорганизма, характером обмена веществ, функцией внутренних органов, эндокринных желез, особенностями иммунитета.
На общую физиологическую реактивность влияют :
а) пол и возраст : существуют детские инфекции (скарлатина, коклюш, корь, паротит), в преклонном возрасте тяжело протекает пневмония, во врем беременности женщины более чувствительны к стафилококковым и стрептококковым инфекциям, до 6 месяцев дети устойчивы к многим инфекциям, т.к. получают антитела от матери;
б) состояние нервной системы : угнетение нервной системы способствует более тяжелому течению инфекции; психические расстройства снижают регулирующую функцию ЦНС;
в) наличие соматических заболеваний (диабет, заболевания сердечно-сосудистой системы, печени, почек);
г) состояние нормальной микрофлоры , представители которой обладают антагонистическими свойствами;
д) питание : при недостаточном и неполноценном питании люди чаще подвержены инфекционным заболеваниям (туберкулез, дизентерия, холера), при этом наибольшее значение имеют белковые компоненты пищи, витамины и микроэлементы, так как они необходимы для синтеза антител и поддержания активного фагоцитоза; в результате голодания может быть утрачен не только индивидуальный, но и видовой иммунитет; недостаток витаминов приводит к нарушению обмена веществ, что снижает сопротивляемость к инфекциям;
е) иммунобиологические особенности организма, т.е. устойчивость естественных защитных факторов.