Yksi elävän luonnon v altakunnista sisältää yksisoluisia eläviä organismeja, jotka on jaettu bakteeriosastolle. Suurin osa niiden lajeista tuottaa erityisiä kemiallisia yhdisteitä - eksotoksiineja ja endotoksiineja. Niiden luokitusta, ominaisuuksia ja vaikutusta ihmiskehoon tutkitaan tässä artikkelissa.
Mitä ovat toksiinit
Aineet (lähinnä proteiini- tai lipopolysakkaridiluonteiset), joita bakteerisolu erittää solujenväliseen nesteeseen sen kuoleman jälkeen, ovat bakteerien endotoksiineja. Jos elävä prokaryoottiorganismi tuottaa myrkyllisiä aineita isäntäsoluun, niin mikrobiologiassa tällaisia yhdisteitä kutsutaan eksotoksiineiksi. Niillä on tuhoisa vaikutus ihmisen kudoksiin ja elimiin, nimittäin: ne inaktivoivat entsymaattisen laitteen solutasolla, häiritsevät aineenvaihduntaa. Endotoksiini on myrkky, jolla on haitallinen vaikutus eläviin soluihin ja jonka pitoisuus voi olla hyvin pieni. Mikrobiologiassa tunnetaan noin 60 bakteerisolujen erittämää yhdistettä. Harkitse niitä tarkemmin.
Bakteerimyrkkyjen lipopolysakkaridinen luonne
Tutkijat ovat havainneet, että endotoksiini on gramnegatiivisten bakteerien ulkokalvon pilkkoutumistuote. Se on kompleksi, joka koostuu monimutkaisesta hiilihydraatista ja lipidistä, joka on vuorovaikutuksessa tietyntyyppisen solureseptorin kanssa. Tällainen yhdiste koostuu kolmesta osasta: lipidi A, oligosakkaridimolekyyli ja antigeeni. Se on ensimmäinen komponentti, joka pääsee verenkiertoon, ja se aiheuttaa suurimman vahingollisen vaikutuksen, johon liittyy kaikki vakavan myrkytyksen merkit: dyspeptiset oireet, hypertermia, keskushermoston vauriot. Endotoksiinien aiheuttama verenmyrkytys tapahtuu niin nopeasti, että kehossa kehittyy septinen shokki.
Toinen endotoksiiniin sisältyvä rakenneelementti on heptoosia sisältävä oligosakkaridi – C7H14O7. Verenkiertoon joutuessaan keskusdisakkaridi voi myös aiheuttaa kehon myrkytyksen, mutta lievemmässä muodossa kuin jos lipidi A joutuu verenkiertoon.
Endotoksiinien vaikutuksen seuraukset ihmiskehoon
Bakteerimyrkkyjen yleisimmät vaikutukset soluihin ovat trombohemorraginen oireyhtymä ja septinen sokki. Ensimmäisen tyyppinen patologia johtuu aineiden - toksiinien - pääsystä vereen, jotka vähentävät sen hyytymistä. Tämä johtaa lukuisiin vaurioihin sidekudoksesta koostuville elimille - parenkyymille, kuten esimerkiksi keuhkoihin, maksaan, munuaisiin. Niiden parenkyymissa esiintyy useita verenvuotoja ja vaikeissa tapauksissa verenvuotoa. Toinen patologian tyyppibakteerimyrkkyjen vaikutuksesta johtuva septinen sokki. Se johtaa heikentyneeseen veren- ja imusolmukkeiden kiertoon, jonka seurauksena hapen ja ravinteiden kuljetus elintärkeisiin elimiin ja kudoksiin häiriintyy: aivoihin, keuhkoihin, munuaisiin, maksaan.
Ihmisellä on jyrkästi lisääntynyt hengenvaarallisia oireita, kuten nopea verenpaineen lasku, hypertermia ja nopeasti kehittyvä akuutti kardiovaskulaarinen vajaatoiminta. Kiireelliset lääketieteelliset toimenpiteet (hormoni- ja antibioottihoito) pysäyttävät endotoksiinin toiminnan ja poistavat sen nopeasti elimistöstä.
Eksotoksiinien erityispiirteet
Ennen kuin selvennämme tämäntyyppisten bakteerimyrkkyjen erityispiirteitä, muistetaan, että endotoksiini on yksi kuolleen gramnegatiivisen bakteerin soluseinälysaatin komponenteista. Elävät prokaryoottisolut, sekä grampositiiviset että gramnegatiiviset, syntetisoivat eksotoksiineja. Kemiallisen rakenteen suhteen ne ovat yksinomaan proteiineja, joilla on pieni molekyylipaino. Voidaan sanoa, että tärkeimmät tartuntatautien prosessissa esiintyvät kliiniset ilmenemismuodot johtuvat juuri bakteerin itsensä aineenvaihdunnan seurauksena muodostuvien eksotoksiinien haitallisesta vaikutuksesta.
Mikrobiologiset tutkimukset ovat osoittaneet tämän tyyppisten bakteerimyrkkyjen korkeamman virulenssin verrattuna endotoksiineihin. Jäykkäkouristus, hinkuyskä, kurkkumätä aiheuttavat myrkyllisiä aineitaproteiiniluonteiset aineet. Niillä on lämpöherkkyys ja ne tuhoutuvat, kun niitä kuumennetaan 70-95 celsiusasteessa 12-25 minuutin ajan.
Eksotoksiinityypit
Tällaisten bakteerimyrkkyjen luokittelu perustuu niiden solurakenteisiin kohdistuvan vaikutuksen periaatteeseen. Esimerkiksi kalvotoksiinit erottuvat, ne tuhoavat isäntäsolukalvon tai häiritsevät kalvon kaksoiskerroksen läpi kulkevien ionien diffuusiota ja aktiivista kuljetusta. Siellä on myös sytotoksiineja. Nämä ovat myrkkyjä, jotka vaikuttavat solun hyaloplasmaan ja häiritsevät solujen aineenvaihdunnassa tapahtuvia assimilaatio- ja dissimilaatioreaktioita. Muut yhdisteet - myrkyt "toimivat" kuten entsyymit, esimerkiksi hyaluronidaasi (neurominidaasi). Ne tukahduttavat ihmisen immuunijärjestelmän toimintaa, eli ne inaktivoivat B-lymfosyyttien, monosyyttien ja makrofagien tuotannon imusolmukkeissa. Joten proteaasit tuhoavat suojaavia vasta-aineita, ja lesitinaasi hajottaa lesitiiniä, joka on osa hermosäikeitä. Tämä johtaa bioimpulssien johtumisen häiriintymiseen ja sen seurauksena elinten ja kudosten hermotuksen heikkenemiseen.
Sytotoksiinit voivat toimia pesuaineina tuhoten isäntäsolukalvon lipidikerroksen eheyden. Lisäksi ne pystyvät tuhoamaan sekä yksittäisiä kehon soluja että niiden sidosryhmiä - kudoksia, mikä aiheuttaa biogeenisten amiinien muodostumista, jotka ovat metabolisten reaktioiden tuotteita ja joilla on myrkyllisiä ominaisuuksia.
Bakteerimyrkkyjen vaikutusmekanismi
Mikrobiologiset tutkimukset ovat osoittaneet, että endotoksiini on kompleksirakenne, joka sisältää 2 molekyylikeskusta. Ensimmäinen kiinnittää myrkyllisen aineen tiettyyn solureseptoriin, ja toinen, halkaisemalla sen kalvon, menee suoraan solun hyaloplasmaan. Siinä toksiini estää aineenvaihduntareaktiot: ribosomeissa tapahtuvan proteiinien biosynteesin, mitokondrioiden suorittaman ATP-synteesin ja nukleiinihappojen replikaation. Bakteeripeptidien korkea virulenssi niiden molekyylien kemiallisen rakenteen kann alta selittyy sillä, että jotkut toksiinilokukset naamioituvat solussa olevien aineiden, kuten välittäjäaineiden, hormonien ja entsyymien, tilarakenteeksi. Tämä sallii toksiinin "ohittaa solujen puolustusjärjestelmän" ja tunkeutua nopeasti sen sytoplasmaan. Siten solu on aseellinen bakteeri-infektiota vastaan, koska se menettää kyvyn muodostaa omia suojaavia aineita: interferonia, gammaglobuliineja, vasta-aineita. On huomattava, että endotoksiinien ja eksotoksiinien ominaisuudet ovat samank altaiset siinä mielessä, että molemmat bakteerimyrkyt vaikuttavat tiettyihin kehon soluihin, eli niillä on korkea spesifisyys.