Jedno od carstava žive prirode uključuje jednoćelijske žive organizme, dodijeljene odjelu za bakterije. Većina njihovih vrsta proizvodi posebne kemijske spojeve - egzotoksine i endotoksine. Njihova klasifikacija, svojstva i utjecaj na ljudsko tijelo će se proučavati u ovom članku.
Šta su toksini
Supstance (uglavnom proteinske ili lipopolisaharidne prirode) koje bakterijska ćelija luči u međućelijsku tečnost nakon svoje smrti su bakterijski endotoksini. Ako živi prokariotski organizam proizvodi toksične tvari u ćeliju domaćina, tada se u mikrobiologiji takvi spojevi nazivaju egzotoksini. Imaju destruktivni učinak na ljudska tkiva i organe, naime: inaktiviraju enzimski aparat na ćelijskom nivou, remete metabolizam. Endotoksin je otrov koji štetno djeluje na žive stanice, a njegova koncentracija može biti vrlo mala. U mikrobiologiji je poznato oko 60 spojeva koje luče bakterijske stanice. Razmotrite ih detaljnije.
Lipopolisaharidna priroda bakterijskih otrova
Naučnici su otkrili da je endotoksin produkt cijepanja vanjske membrane gram-negativnih bakterija. To je kompleks koji se sastoji od složenih ugljikohidrata i lipida koji stupaju u interakciju sa specifičnim tipom ćelijskih receptora. Takav spoj se sastoji od tri dijela: lipida A, molekula oligosaharida i antigena. To je prva komponenta, koja ulazi u krvotok, izaziva najveće štetno dejstvo, praćeno svim znacima teškog trovanja: dispeptičkim simptomima, hipertermijom, lezijama centralnog nervnog sistema. Trovanje krvi endotoksinima se događa tako brzo da se u tijelu razvija septički šok.
Drugi strukturni element uključen u endotoksin je oligosaharid koji sadrži heptozu – C7H14O7. Ulaskom u krvotok, centralni disaharid također može uzrokovati intoksikaciju tijela, ali u blažem obliku nego ako lipid A uđe u krvotok.
Posljedice utjecaja endotoksina na ljudski organizam
Najčešći efekti bakterijskih otrova na ćelije su trombohemoragični sindrom i septički šok. Prva vrsta patologije nastaje zbog ulaska u krv tvari - toksina koji smanjuju njegovu koagulabilnost. To dovodi do brojnih oštećenja organa koji se sastoje od vezivnog tkiva - parenhima, kao što su, na primjer, pluća, jetra, bubrezi. U parenhima im se javljaju višestruka krvarenja, au težim slučajevima i krvarenje. Druga vrsta patologijenastao djelovanjem bakterijskih otrova je septički šok. Dovodi do poremećene cirkulacije krvi i limfe, čije su posledice kršenje transporta kiseonika i hranljivih materija do vitalnih organa i tkiva: mozga, pluća, bubrega, jetre.
Osoba ima nagli porast simptoma opasnih po život, kao što je brz pad krvnog pritiska, hipertermija i brzo razvijanje akutnog kardiovaskularnog zatajenja. Hitna medicinska intervencija (hormonska i antibiotska terapija) zaustavlja djelovanje endotoksina i brzo ga uklanja iz organizma.
Prepoznatljive karakteristike egzotoksina
Prije nego što razjasnimo specifičnosti ove vrste bakterijskih otrova, podsjetimo da je endotoksin jedna od komponenti lizata ćelijskog zida mrtve gram-negativne bakterije. Egzotoksine sintetiziraju žive prokariotske stanice, i Gram-pozitivne i Gram-negativne. Po hemijskoj strukturi, oni su isključivo proteini male molekularne težine. Može se reći da su glavne kliničke manifestacije koje se javljaju u procesu zaraznih bolesti uzrokovane upravo štetnim djelovanjem egzotoksina, koji nastaju kao rezultat metabolizma same bakterije.
Mikrobiološke studije su dokazale veću virulentnost ove vrste bakterijskih otrova u odnosu na endotoksine. Uzročnici tetanusa, velikog kašlja, difterije proizvode otrovnesupstance proteinske prirode. Imaju termolabilnost i uništavaju se kada se zagrijavaju u rasponu od 70 do 95 stepeni Celzijusa u trajanju od 12-25 minuta.
Vrste egzotoksina
Klasifikacija ove vrste bakterijskih otrova zasniva se na principu njihovog djelovanja na ćelijske strukture. Na primjer, razlikuju se membranski toksini, oni uništavaju membranu ćelije domaćina ili ometaju difuziju i aktivni transport iona koji prolaze kroz dvosloj membrane. Tu su i citotoksini. To su otrovi koji djeluju na hijaloplazmu stanice i remete reakcije asimilacije i disimilacije koje se javljaju u ćelijskom metabolizmu. Ostala jedinjenja - otrovi "rade" kao enzimi, na primjer, hijaluronidaza (neurominidaza). Oni potiskuju rad imunološkog sistema čovjeka, odnosno inaktiviraju proizvodnju B limfocita, monocita i makrofaga u limfnim čvorovima. Tako proteaze uništavaju zaštitna antitijela, a lecitinaza razgrađuje lecitin, koji je dio nervnih vlakana. To dovodi do kršenja provođenja bioimpulsa i, kao rezultat, do smanjenja inervacije organa i tkiva.
Citotoksini mogu djelovati kao deterdženti, uništavajući integritet lipidnog sloja membrane ćelije domaćina. Štaviše, oni su u stanju da unište kako pojedinačne ćelije tela tako i njihove saradnike - tkiva, izazivajući stvaranje biogenih amina, koji su produkti metaboličkih reakcija i ispoljavaju toksična svojstva.
Mehanizam djelovanja bakterijskih otrova
Mikrobiološke studije su utvrdile da je endotoksin kompleksstruktura koja sadrži 2 molekularna centra. Prvi vezuje otrovnu tvar za određeni ćelijski receptor, a drugi, cijepajući njegovu membranu, ulazi direktno u ćelijsku hijaloplazmu. U njemu toksin blokira metaboličke reakcije: biosintezu proteina koja se odvija u ribosomima, sintezu ATP-a koju vrše mitohondriji i replikaciju nukleinske kiseline. Visoka virulencija bakterijskih peptida, u smislu hemijske strukture njihovih molekula, objašnjava se činjenicom da se neki lokusi toksina maskiraju kao prostorna struktura supstanci u ćeliji, kao što su neurotransmiteri, hormoni i enzimi. Ovo omogućava toksinu da "zaobiđe ćelijski odbrambeni sistem" i brzo prodre u njegovu citoplazmu. Tako je stanica nenaoružana protiv bakterijske infekcije, jer gubi sposobnost stvaranja vlastitih zaštitnih tvari: interferona, gama globulina, antitijela. Treba napomenuti da su svojstva endotoksina i egzotoksina slična po tome što obje vrste bakterijskih otrova djeluju na specifične ćelije tijela, odnosno imaju visoku specifičnost.