Едно от царствата на живата природа включва едноклетъчни живи организми, разпределени към отдела за бактерии. Повечето от техните видове произвеждат специални химични съединения - екзотоксини и ендотоксини. Тяхната класификация, свойства и влияние върху човешкото тяло ще бъдат проучени в тази статия.
Какво са токсините
Вещества (предимно от протеинова или липополизахаридна природа), секретирани от бактериална клетка в междуклетъчната течност след нейната смърт, са бактериални ендотоксини. Ако жив прокариотен организъм произвежда токсични вещества в клетката гостоприемник, тогава в микробиологията такива съединения се наричат екзотоксини. Те имат разрушителен ефект върху човешките тъкани и органи, а именно: инактивират ензимния апарат на клетъчно ниво, нарушават метаболизма. Ендотоксинът е отрова, която има увреждащ ефект върху живите клетки и концентрацията му може да бъде много малка. В микробиологията са известни около 60 съединения, секретирани от бактериални клетки. Разгледайте ги по-подробно.
Липополизахаридна природа на бактериалните отрови
Учените са открили, че ендотоксинът е продукт на разцепване на външната мембрана на грам-отрицателните бактерии. Това е комплекс, състоящ се от сложен въглехидрат и липид, който взаимодейства със специфичен тип клетъчен рецептор. Такова съединение се състои от три части: липид А, олигозахаридна молекула и антиген. Това е първият компонент, влизащ в кръвта, който причинява най-голямо увреждащо действие, придружено от всички признаци на тежко отравяне: диспептични симптоми, хипертермия, лезии на централната нервна система. Отравянето на кръвта с ендотоксини се случва толкова бързо, че в тялото се развива септичен шок.
Друг структурен елемент, включен в ендотоксина, е олигозахарид, съдържащ хептоза – C7H14O7. Влизайки в кръвния поток, централният дизахарид също може да причини интоксикация на тялото, но в по-лека форма, отколкото ако липид А навлезе в кръвния поток.
Последствия от влиянието на ендотоксините върху човешкото тяло
Най-честите ефекти на бактериалните отрови върху клетките са тромбохеморагичен синдром и септичен шок. Първият вид патология възниква поради навлизането в кръвта на вещества - токсини, които намаляват нейната коагулация. Това води до множество увреждания на органи, състоящи се от съединителна тъкан - паренхим, като например белите дробове, черния дроб, бъбреците. В паренхима им се появяват множество кръвоизливи, а в тежки случаи и кървене. Друг вид патологияв резултат на действието на бактериални отрови е септичен шок. Води до нарушена циркулация на кръвта и лимфата, последствията от което са нарушения на транспорта на кислород и хранителни вещества до жизненоважни органи и тъкани: мозък, бели дробове, бъбреци, черен дроб.
Човек има рязко увеличаване на животозастрашаващите симптоми, като бързо спадане на кръвното налягане, хипертермия и бързо развиваща се остра сърдечно-съдова недостатъчност. Спешна медицинска намеса (хормонална и антибиотична терапия) спира действието на ендотоксина и бързо го отстранява от тялото.
Отличителни характеристики на екзотоксините
Преди да изясним спецификата на този вид бактериални отрови, нека припомним, че ендотоксинът е един от компонентите на лизата на клетъчната стена на мъртва грам-отрицателна бактерия. Екзотоксините се синтезират от живи прокариотни клетки, както грам-положителни, така и грам-отрицателни. По химическа структура те са изключително протеини с малко молекулно тегло. Може да се каже, че основните клинични прояви, които възникват в процеса на инфекциозни заболявания, са причинени именно от увреждащото действие на екзотоксините, които се образуват в резултат на метаболизма на самата бактерия.
Микробиологичните изследвания са доказали по-висока вирулентност на този тип бактериални отрови в сравнение с ендотоксините. Причинителите на тетанус, магарешка кашлица, дифтерия произвеждат отровнивещества от протеинова природа. Те имат термолабилност и се разрушават при нагряване в диапазона от 70 до 95 градуса по Целзий за 12-25 минути.
Видове екзотоксини
Класификацията на този вид бактериални отрови се основава на принципа на тяхното въздействие върху клетъчните структури. Например, разграничават се мембранни токсини, които разрушават мембраната на клетката гостоприемник или нарушават дифузията и активния транспорт на йони, преминаващи през мембранния двуслой. Има и цитотоксини. Това са отрови, които действат върху хиалоплазмата на клетката и нарушават реакциите на асимилация и дисимилация, които протичат в клетъчния метаболизъм. Други съединения - отрови "работят" като ензими, например хиалуронидаза (невроминидаза). Те потискат работата на имунната система на човека, тоест инактивират производството на В-лимфоцити, моноцити и макрофаги в лимфните възли. Така протеазите разрушават защитните антитела, а лецитиназата разгражда лецитина, който е част от нервните влакна. Това води до нарушаване на провеждането на биоимпулси и в резултат на това до намаляване на инервацията на органи и тъкани.
Цитотоксините могат да действат като детергенти, разрушавайки целостта на липидния слой на мембраната на клетката гостоприемник. Нещо повече, те са в състояние да унищожават както отделните клетки на тялото, така и техните спътници - тъкани, предизвиквайки образуването на биогенни амини, които са продукти на метаболитни реакции и проявяват токсични свойства.
Механизъм на действие на бактериалните отрови
Микробиологичните проучвания установяват, че ендотоксинът е комплексструктура, съдържаща 2 молекулярни центъра. Първият прикрепва отровно вещество към специфичен клетъчен рецептор, а вторият, разцепвайки неговата мембрана, навлиза директно в клетъчната хиалоплазма. В него токсинът блокира метаболитните реакции: биосинтеза на протеин, протичаща в рибозомите, синтез на АТФ, осъществяван от митохондриите, и репликация на нуклеинова киселина. Високата вирулентност на бактериалните пептиди, по отношение на химичната структура на техните молекули, се обяснява с факта, че някои токсинови локуси маскират като пространствена структура на вещества в клетката, като невротрансмитери, хормони и ензими. Това позволява на токсина да „заобиколи клетъчната защитна система“и бързо да проникне в нейната цитоплазма. По този начин клетката е невъоръжена срещу бактериална инфекция, тъй като губи способността си да образува свои собствени защитни вещества: интерферон, гама глобулини, антитела. Трябва да се отбележи, че свойствата на ендотоксините и екзотоксините са сходни по това, че и двата вида бактериални отрови действат върху специфични клетки на тялото, тоест имат висока специфичност.