Jedno z království živé přírody zahrnuje jednobuněčné živé organismy, přidělené oddělení bakterií. Většina jejich druhů produkuje speciální chemické sloučeniny – exotoxiny a endotoxiny. Jejich klasifikace, vlastnosti a vliv na lidské tělo budou studovány v tomto článku.
Co jsou to toxiny
Látky (především proteinové nebo lipopolysacharidové povahy) vylučované bakteriální buňkou do mezibuněčné tekutiny po její smrti jsou bakteriální endotoxiny. Pokud živý prokaryotický organismus produkuje do hostitelské buňky toxické látky, pak se v mikrobiologii takové sloučeniny nazývají exotoxiny. Na lidské tkáně a orgány působí destruktivně, a to: inaktivují enzymatický aparát na buněčné úrovni, narušují metabolismus. Endotoxin je jed, který má škodlivý účinek na živé buňky a jeho koncentrace může být velmi malá. V mikrobiologii je známo asi 60 sloučenin vylučovaných bakteriálními buňkami. Zvažte je podrobněji.
Lipopolysacharidová povaha bakteriálních jedů
Vědci zjistili, že endotoxin je produktem štěpení vnější membrány gramnegativních bakterií. Jde o komplex skládající se z komplexního sacharidu a lipidu, který interaguje se specifickým typem buněčného receptoru. Taková sloučenina se skládá ze tří částí: lipidu A, molekuly oligosacharidu a antigenu. Je to první složka vstupující do krevního řečiště, která způsobuje největší škodlivý účinek, doprovázený všemi příznaky těžké otravy: dyspeptické příznaky, hypertermie, léze centrálního nervového systému. K otravě krve endotoxiny dochází tak rychle, že se v těle rozvine septický šok.
Další strukturní prvek obsažený v endotoxinu je oligosacharid obsahující heptózu – C7H14O7. Centrální disacharid, který se dostane do krevního řečiště, může také způsobit intoxikaci těla, ale v mírnější formě, než když se do krevního řečiště dostane lipid A.
Důsledky vlivu endotoxinů na lidský organismus
Nejčastějšími účinky bakteriálních jedů na buňky jsou trombohemoragický syndrom a septický šok. První typ patologie se vyskytuje v důsledku vstupu látek do krve - toxinů, které snižují její koagulabilitu. To vede k četným poškozením orgánů sestávajících z pojivové tkáně - parenchymu, jako jsou např. plíce, játra, ledviny. V jejich parenchymu dochází k mnohočetným krvácením, v těžkých případech i ke krvácení. Jiný typ patologievyplývající z působení bakteriálních jedů je septický šok. Vede k narušení krevního a lymfatického oběhu, jehož důsledkem je narušení transportu kyslíku a živin do životně důležitých orgánů a tkání: mozek, plíce, ledviny, játra.
U člověka dochází k prudkému nárůstu život ohrožujících příznaků, jako je rychlý pokles krevního tlaku, hypertermie a rychle se rozvíjející akutní kardiovaskulární selhání. Naléhavý lékařský zásah (hormonální a antibiotická terapie) zastaví působení endotoxinu a rychle ho odstraní z těla.
Výrazné rysy exotoxinů
Než si ujasníme specifika tohoto typu bakteriálních jedů, připomeňme, že endotoxin je jednou ze složek lyzátu buněčné stěny mrtvé gramnegativní bakterie. Exotoxiny jsou syntetizovány živými prokaryotickými buňkami, jak grampozitivními, tak gramnegativními. Z hlediska chemické struktury se jedná výhradně o proteiny s malou molekulovou hmotností. Dá se říci, že hlavní klinické projevy, které se vyskytují v procesu infekčních onemocnění, jsou způsobeny právě škodlivým působením exotoxinů, které vznikají v důsledku metabolismu samotné bakterie.
Mikrobiologické studie prokázaly vyšší virulenci tohoto typu bakteriálních jedů ve srovnání s endotoxiny. Původci tetanu, černého kašle, záškrtu produkují jedovatélátky bílkovinné povahy. Mají termolabilitu a ničí se při zahřívání v rozmezí 70 až 95 stupňů Celsia po dobu 12-25 minut.
Typy exotoxinů
Klasifikace tohoto typu bakteriálních jedů je založena na principu jejich účinku na buněčné struktury. Rozlišují se například membránové toxiny, které ničí membránu hostitelské buňky nebo narušují difúzi a aktivní transport iontů procházejících membránovou dvojvrstvou. Existují také cytotoxiny. Jedná se o jedy, které působí na hyaloplazmu buňky a narušují asimilační a disimilační reakce, ke kterým dochází v buněčném metabolismu. Jiné sloučeniny - jedy "fungují" jako enzymy, například hyaluronidáza (neurominidáza). Potlačují práci lidského imunitního systému, to znamená, že inaktivují produkci B lymfocytů, monocytů a makrofágů v lymfatických uzlinách. Takže proteázy ničí ochranné protilátky a lecitináza štěpí lecitin, který je součástí nervových vláken. To vede k narušení vedení bioimpulzů a v důsledku toho ke snížení inervace orgánů a tkání.
Cytotoxiny mohou působit jako detergenty a ničit integritu lipidové vrstvy membrány hostitelské buňky. Navíc jsou schopny ničit jak jednotlivé buňky těla, tak jejich přidružené tkáně – tkáně, což způsobuje tvorbu biogenních aminů, které jsou produkty metabolických reakcí a vykazují toxické vlastnosti.
Mechanismus účinku bakteriálních jedů
Mikrobiologické studie prokázaly, že endotoxin je komplexstruktura obsahující 2 molekulární centra. První připojuje jedovatou látku ke specifickému buněčnému receptoru a druhý, rozštěpením jeho membrány, vstupuje přímo do buněčné hyaloplazmy. V něm toxin blokuje metabolické reakce: biosyntézu proteinů probíhající v ribozomech, syntézu ATP prováděnou mitochondriemi a replikaci nukleových kyselin. Vysoká virulence bakteriálních peptidů, pokud jde o chemickou strukturu jejich molekul, se vysvětluje skutečností, že některé toxinové lokusy se maskují jako prostorová struktura látek v buňce, jako jsou neurotransmitery, hormony a enzymy. To umožňuje toxinu „obejít buněčný obranný systém“a rychle proniknout do jeho cytoplazmy. Buňka je tedy proti bakteriální infekci neozbrojená, neboť ztrácí schopnost tvořit vlastní ochranné látky: interferon, gamaglobuliny, protilátky. Je třeba poznamenat, že vlastnosti endotoxinů a exotoxinů jsou podobné v tom, že oba typy bakteriálních jedů působí na specifické buňky těla, to znamená, že mají vysokou specificitu.