Помимо ферментов защиты и агрессии микроорганизмы, также способны вырабатывать при размножении биологически активные элементы, которые повреждают ткани и клетки макроорганизма, так называемые токсины. Помимо этого, определенные токсины становятся ключевыми факторами при развитии всевозможных заболеваний. Однако действие, таких как лейкоцидин и гемолизин стафилококк довольно ограничено.

Стоит отметить, что сила токсинов, в том числе и вирулентность, в основном измеряет DLM и LD50. Таким образом, абсолютно все токсины разделяются на 2 вида:

* Экзотоксины представляют собой белки, при этом являются термолабильными и продуцируются грамположительными бактериями. Кроме того, они обладают общетоксичным эффектом, после специальной обработке могут переходить в анатоксин и считаются сильными антигенами.

* Эндотоксины представляют собой липополисахариды. Как правило, они термостабильны, однако в отличие от предыдущего типа продуцируются грамотрицательными бактериями.

Для медицинской практики наиболее значимыми продуцентами экзотоксинов считаются следующие возбудители:

* среди грамотрицательных – шигелл, некоторые виды псевдомонад, холерный вибрион;

* среди грамположительных – ботулизма, дифтерии, газовой гангрены, столбняка, некоторые типы стрептококков и стафилококков.

В зависимости от прочности соединения экзотоксины и микробной клетки могут разделяться на:

* не секретируемые;

* частично секретируемые;

* на полностью секретируемые.

Стоит отметить, что не секретируемые соединения освобождаются в ходе разрушения бактериальных клеток, за счет чего они довольно схожи с эндотоксинами по этому свойству.

Кроме того, бактериальные токсины также разделяются на определенные типы по механизму действия на клетки микроорганизмов. Однако подобное разделения считается условным, поэтому некоторые токсины иногда относятся одновременно к двум видам.

1) Первый вид представляется собой мембранотоксины.

2) Второй тип это нейротоксины или функциональные блокаторы. Они блокируют передачу нервных импульсов.

3) Третий вид представляет собой термолабильные и термостабильные энтеротоксины, которые активизируют аденилатциклазу клетки, что в свою очередь приводит к

Развитию диарейного синдрома и нарушению энтеросорбции. Такие токсины продуцируют энтеротоксигенные кишечные палочки, холерный вибрион.

4) Четвертый тип это цитотоксины. Они блокируют синтез белков на субклеточном уровне. Кроме того, в эту категорию также относят антиэлонгаторы, которые препятствуют транслокации элонгации. Таким образом, передвижение и-РНК по рибосоме значительно замедляется, что в свою очередь блокирует синтез белка (токсин синегнойной палочки, дифтерийный гистотоксин).

5) Пятый тип это эксфолиатины, которые образуются некоторыми определенными штаммами золотистого стафилококка, а также эритрогенины, которые продуцируются пиогенным стрептококком группы А. Эта группа влияет на процесс взаимодействия межклеточных веществ и клеток, кроме того клиническая картина инфекции значительно легче определяется. Дело в том, что в первом случае образуется пузырчатка новорожденных, а во втором – скарлатина.

Стоит отметить, что большое количество бактерии могут образовывать не один, а сразу пару белковых токсинов, которые, к тому же, будут обладать различным действием – цитотоксическим, нейротоксическим и гемолитическим. К таким бактериям, как правило, относят стрептококк и стафилококк.

Помимо этого, довольно-таки много бактерии способны одновременно образовывать как эндотоксины, так и белковые экзотоксины: холерный вибрион, кишечная палочка и так далее.

По функциям факторы патогенного действия бактерий подразделяются на четыре группы:

* 1-я включает в себя бактерии с эпителием экологических ниш;

* 2-я представляет собой интерферирующие бактерии, которые взаимодействуют с гуморальными и клеточными механизмами хозяина, а также обеспечивают размножение возбудителя;

* 3-я это бактериальные модулины, которые индуцируют синтез определенных медиаторов и цитокинов воспаления, а также приводят к имуносупрессии;

* 4-я включает в себя токсические продукты и токсины, оказывающие разрушительное действие. Как правило, оно связано со специфическими изменениями различных тканей и органов организма.

Довольно часто в основе развития бактериальной инфекции лежит действие токсинов. Они представляют собой специфические биологические вещества, которые воздействуют на организм и провоцируют развитие отравления. Токсины бактерий и их природа изучаются медиками с целью поиска противоядий.

Токсины представляют собой биологически активные вещества, которые повреждают клетку организма и приводят к ее гибели. Данные вещества могут быть растительной, микробной, животной природы, однако наиболее широко встречается данное свойство у бактерий. Свойство продуцировать яды характеризует бактерии как патогенные, а если речь идет о представителях растительной, грибковой, животной природы, то они считаются ядовитыми.

По характеру химического состава большая часть токсинов бактерий имеет в своей структуре высокомолекулярные вещества (гликопротеиды, белки, пептиды).

Биохимики в соответствии с химическими свойствами бактерий разделяют бактериальные яды на несколько групп:

• протеотоксины – представлены группой белков простой или сложной конфигурации;
• афлатоксины – имеют отличительную особенность в виде стероидной конфигурации;
• липид А – группа комплексов из липополисахаридов, токсическая активность которых определяется липидом.

Данный биохимический, а также иммунохимический диагностические подходы позволили аргументировать действие антитоксинов. Их получение позволяет ученым-медикам различать один бактериальный биополимер токсического действия от другого. Также стало возможным определение in vitro токсигенных штаммов и нетоксигенных (в пробирке), степени и патофизиологических механизмов токсического воздействия на организм.

Пауль Эрлих первым определил молекулярные свойства токсинов бактерий, применяя антитоксины в качестве молекулярных зондов. Рамон Гастон, на основе его теоретических наработок, внедрил производство бактериальных анатоксинов.

Антитоксические исследования сделали возможным проводить дифференциальную диагностику токсинов бактерий с их разделением на серотипы (серологические варианты, группы), что определяется антигенными свойствами. Посредством серологического исследования доказана идентичность определенных серотипов бактерий различных родов и видов. Как установилось при исследованиях, родственными по антигенным свойствам являются продуцируемые E.coli и Sal.typhimurium термолабильные энтеротоксины и холерные токсины.

Механизмы действия

Механизмы воздействия токсинов на зараженный живой организм бывают различного характера. Например, нейротоксины могут быть пре-, постсинаптического, а также аксонального воздействия. К ядам, которые блокируют синаптическую передачу импульса, относятся бунгаротоксины, ботулинические токсические вещества.

Определенные токсические продукты являются ингибиторами некоторых ферментов. Это могут быть протеаза, липаза, другие ферменты, которые разрушают структурные клеточные компоненты и метаболиты системного значения.

Активность

Высокая степень токсической активности бактерий обуславливается нарушением обмена веществ и прочих жизненных процессов на молекулярном уровне и при минимальных концентрациях. Яды характеризуются наличием специфичности к тканевым и органным биомишеням. Соответственно различают токсины цитотоксического и системного действия. К токсинам с системным воздействием относятся миотропные (крототоксин), нейротропные (бунгаротоксины, ботулотоксины), кардиотоксины (палитоксин). Примером цитотоксического яда может быть токсин с меньшей тканевой специфичностью (выделяемые бактериями газовой гангрены).

Разделение по способу выделения ядов

Все отравляющие вещества, выделяемые бактериями, подразделяют на экзо- и эндотоксины. Разница между ними заключается в том, в какую среду продуцируются эти яды микроорганизмами.

Экзотоксины

Экзотоксины производятся как грамположительными, так и грамотрицательными микроорганизмами. Данные токсины белковой природы разделяются на мембранотоксины, цитотоксины, эритрогемины, эксфолианты, блокаторы функционального значения. Белковые токсические продукты оказывают следующие эффекты:

• блокада белкового синтеза и других жизненных процессов клетки;
• увеличение степени проницаемости клеточной мембраны;
• нарушение клеточного взаимодействия.

По молекулярной структуре экзотоксины могут состоять из единой цепи из полипептидов либо из 2 фрагментов. В зависимости от связи экзогенных токсических веществ с бактерией различают три класса:

• А – токсические вещества, которые выделяются во внешнюю окружающую среду;
• В – частично имеют связь с клеткой, а частично продуцируют токсины наружу;
• С – связанные с клеткой токсины, которые выходят наружу лишь при гибели бактерии.

Экзотоксины характеризуются высокой степенью токсичности, которая утрачивается при нагревании и под действием формалина. Однако иммуногенное действие сохраняется. Подобные токсические продуктыприменяются в медицине (известны под названием анатоксины), с их помощью проводится профилактика гангрены, ботулизма, дифтерии, столбняка. Используются они для получения специальных анатоксических сывороток.

Эндотоксины

Эндотоксины представляют собой вещества, состоящие из липополисахаридов. Они располагаются в составе стенки грамотрицательных микробов, и выходят наружу в связи с гибелью клетки. Эндотоксины характеризуются меньшей токсичностью, термостабильностью. Данные продукты также активизируют выработку интерферонов, характеризуются выраженным аллергическим действием.

При попадании в живой организм небольших количеств эндотоксин активизирует фагоцитоз, стимулирует повышение иммунных свойств, пробуждает В-лимфоциты.

Гангренозные возбудители и их токсичность

Одной из наиболее агрессивных бактерий, которым присущи свойства образовывать токсины, являются клостридии. Они вызывают развитие газовой гангрены.

Наиболее известна из них Clostridium perfringens. Эта бактерия может продуцировать 12 известных ферментов и энтеротоксин. К ферментам с доказанной токсичностью относятся токсины А, К и λ (лямбда). Возбудитель газовой гангрены воздействует на биологические мембраны организма больного, что проявляется развитием отека и тканевого аутолиза (саморазрушения). Каждый из ядов, которые выделяет микроб при газовой гангрене, обладает рядом эффектов. Основными среди них являются летальное, гемолитическое, дерматонекротизирующее действия. Энтеротоксин, выделяемый микробом при газовой гангрене, способствует развитию пищевых токсикоинфекций, проявляющихся рвотой, диареей, сыпью эритематозного характера на коже.

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.

Если в отношении вирусов у ученых есть сомнения, являются ли они отдельной формой жизни (см. Кто такие вирусы), то с бактериями всё предельно понятно - это полноценные одно- или многоклеточные организмы. Современная наука знает порядка 10 тыс. видов бактерий (предполагается, что их существует более миллиона).

Бактерии куда крупнее вирусов, порядка 0,5-5 мкм. А самую крупную бактерию Thiomargarita namibiensis , которая известна на данный момент, можно увидеть невооруженным глазом, поскольку ее длина составляет 0,75 мм.

Благодаря достаточно крупным размерам, первые бактерии были обнаружены и описаны в далеком 1676 году. Сделал это известный голландский ученый-натуралист Антони ван Левенгук. Непосредственное название "бактерии" было введено Христианом Эренбергом в 1828 году.

Новый этап в изучении бактерий (молекулярная биология) начался в 30-е годы двадцатого столетия с изобретением электронного микроскопа, благодаря чему к 1961 году все бактерии по типу клеточного строения были разделены на прокариот и эукариот . В 1977 году, благодаря исследованиям К. Вёзе, прокариоты были разделены на собственно и археи .

Подавляющее большинство известных ныне бактерий имеют одноклеточное строение.

Чрезвычайно важное значение имеет форма бактерий :

• округлую форму имеют кокки;
• палочковидную - клостридии, бациллы, псевдомонады;
• извитую - спирохеты, спириллы, вибрионы;
• более редкие формы бактерий: С-образная, О-образная, кубическая, тетраэдрическая, звездоподобная.

В зависимости от своей формы, бактерии различаются способностью прикрепляться к поверхности, степенью подвижности, поглощением питательных веществ.

Может показаться странным, но аж до начала 20-го столетия медицина не различала бактериальные и вирусные инфекции по методу лечения. Главной задачей врача 19 века было оказание посильной помощи организму больного в надежде, что тот самостоятельно справится с недугом.

Всё перевернулось с "головы на ноги" в 1928 году, когда Александр Флеминг открыл пенициллин , - первый антибиотик, спасший жизни миллионов людей. Уникальное свойство пенициллина заключалось в том, что он эффективно убивал вредоносные бактерии, при этом не оказывал существенного негативного влияния на организм больного.

К сожалению, "музыка играла не долго". Вскоре выяснилось, что бактерии, борясь за жизнь, научились прекрасно мутировать, и традиционный пенициллин уже не оказывал на них своего "магического" действия. С тех пор и до наших дней идёт соревнование между бактериями и людьми "кто кого" - фармакологи изобретают все новые и новые антибиотики, а бактерии не без успеха приспосабливаются к ним. Чем закончится подобная "гонка вооружений", сказать трудно. Пессимисты считают, что в относительно недалеком будущем многие виды бактерий станут полностью неуязвимы и ныне банальная ангина станет смертельно опасным заболеванием.

В отличие от вирусов, многие бактерии не столь "привередливы" в выборе места обитания, например, стафилококк прекрасно себя чувствует и на коже, и в кишечнике, и в слизистой дыхательный путей, вызывая самые разнообразные болезни. В то же время, некоторые бактерии более избирательны, например, дизентерийная палочка уютнее всего чувствует себя в толстом кишечнике, а менингококк - в оболочках головного мозга. Такие возбудители являются причиной конкретных заболеваний (дизентерии и менингита).

Следует признать, что сами по себе бактерии, в общем-то, безобидные существа. Главная проблема заключается в том, что они являются практически полноценными живыми организмами, которые образуют продукты жизнедеятельности или токсины , которые и наносят вред организму-хозяину, в котором существуют бактерии.

Бактериальные токсины по своей сути являются ядами, при этом конкретная бактерия выделяет "свой" уникальный токсин, оказывающий специфическое негативное воздействие на организм человека, определяя тем самым симптомы конкретного заболевания, тяжесть которого определяется количеством выделяемых токсинов и их опасностью.

Токсины бывают двух видов :

• эндотоксины во время жизни бактериальной клетки находятся внутри ее, и выделяются только после гибели бактерии;
• экзотоксины выделяются во время жизнедеятельности бактерий - это самые опасные яды, вызывающие смертельно опасные болезни (сибирская язва, столбняк, ботулизм, газовая гангрена и проч.);
• в некоторых случаях возможен комбинированный вариант, когда бактерии выделяют как эндо-, так и экзотоксины (например, холера).

ВАЖНО! Антибиотики не эффективны при лечении экзотоксических бактериальных инфекций . В подобных случаях требуется введение антитоксической сыворотки (специального лекарства, нейтрализующего действие экзотоксинов).

Проблема заключается в том, что во многих случаях время идет на часы, а антитоксическая сыворотка не является тем лекарством, которое можно приобрести в ближайшей аптеке. Решением проблемы является своевременная вакцинация, в результате проведения которой в организме человека уже находится антитоксин, способный нейтрализовать ядовитое действие экзотоксина. Вот почему так нужны своевременные прививки, например, от и (например, АКДС).

ВНИМАНИЕ! Информация, представленная на данном сайте, носит справочный характер. Мы не несем ответственности за возможные негативные последствия самолечения!

100 р бонус за первый заказ

Выберите тип работы Дипломная работа Курсовая работа Реферат Магистерская диссертация Отчёт по практике Статья Доклад Рецензия Контрольная работа Монография Решение задач Бизнес-план Ответы на вопросы Творческая работа Эссе Чертёж Сочинения Перевод Презентации Набор текста Другое Повышение уникальности текста Кандидатская диссертация Лабораторная работа Помощь on-line

Узнать цену

Экзотоксины продуцируются клеткой и выделяются в окр.ср. Эндотоксины прочно связаны с клеткой.

Экзотоксины называют истинными токсинами. Они впервые были обнаружены в 1890 г. у двух патогенных для человека микроорганизмов: Corynebacterium diphtheriae – возбудителя дифтерии (дифтерийная палочка) и Clostridium tetani – возбудителя столбняка (столбнячная палочка). Для доказательства продукции экзотоксинов поставлены одинаковые эксперименты: бактерии выращивали в питательной среде in vitro и бесклеточный фильтрат, приготовленный из выросшей культуры, вводили опытным животным.

По химической природе экзотоксины принадлежат к белкам. Они термолабильны и разрушаются при температуре 60–80 .С в течение 10– 60 мин. Легко разрушаются под влиянием пищеварительных ферментов. При обработке формалином (0,3–0,4 %) при температуре 38–40 .С экзотоксины обезвреживаются, но сохраняют при этом антигенность. Такие лишенные активности экзотоксины называются анатоксинами. Они используются как вакцины. При парентеральном введении анатоксинов в организме вырабатываются антитоксины (антитела), нейтрализующие соответствующие яды.

Гены, определяющие синтез бактериальных экзотоксинов случаях локализованы на плазмидах или в составе профагов. Дифтерийный и столбнячный токсины, а также токсин ботулизма детерминируются генами профагов. Патогенные бактерии продуцируют их лишь в том случае, когда в хромосоме находится профаг. Синтез некоторых токсинов, продуцируемых штаммами Escherichia coli и других, детерм-ся плазмид. генами (Ent-плазмиды). Утрата профага или плазмиды делает кл-ку нетоксигенной.

Экзотоксины высокотоксичны, их действие направлено на разрушение определенных субклеточных структур или на нарушение определенных клеточных процессов. Альфа-токсин одного из возбудителей газовой гангрены (Clostridium perfringens) является гидролитическим ферментом лецитиназой. Лецитин – важный липидный компонент клеточных и митохондриальных мембран.Дифтерийный токсин, синтезируемый Corynebacterium diphtheriae, образует комплекс с НАД+, который взаимодействует с одним из факторов трансляции белка (трансферазой II) в рибосомах, в результате чего происходит нарушение синтеза белка и клетка хозяина погибает. Столбнячный и ботулинический токсины относятся к нейротоксинам. При ботулизме токсин поражает периферическую нервную систему, при столбняке – центральную нервную систему. Столбнячный токсин блокирует импульс расслабления, сразу все мышцы, ботулинический действует за счет общего расслабления мышц. Паралич дыхания.

Холерный токсин проникает в кровь, активирует мембранную аденилатциклазу, что вызывает резкое увеличение концентрации цАМФ в клетке; это в свою очередь приводит к тому, что ионы Na+ не проникают в кровь. В кишечнике создаются гипертонические условия и вода поступает из тканей в кишечник. Потеря тканевой жидкости приводит к ацидозу и шоку.

Токсин палочки чумы ингибирует респираторную акт-сть митохондрий, что приводит к гибели клетки.

Эндотоксинами являются комплексы липополисахаридов с белками (липополисахаридпротеиновый комплекс), находящиеся в наружных слоях клеточных стенок грамотрицательных бактерий. Они вырабатываются возбудителями брюшного типа, паратифов, дизентерии и рядом других энтеробактерий (в том числе патогенными штаммами кишечной палочки).

Эндотоксины термостабильны, выдерживают кипячение и автоклавирование при температуре 120 .С в течение 30 мин, под действием формалина и температуры обезвреживаются частично. Действие эндотоксинов неспецифично и при введении в организм они всегда вызывают резкое повышение температуры. В липополисахаридпротеиновом комплексе за токсигенность и пирогенность (повышение температуры) отвечает липополисахаридная часть молекулы, а белковый фрагмент только за антигенные свойства. Эндотоксины – менее токсичны. Иногда эндотоксины вызывают воспалительные реакции, которые проявляются в увеличении проницаемости капилляров и разрушении клеток. При попадании значительного кол-ва эндотоксинов в кровоток возможен эндотоксиновый шок. Бактериальные эндотоксины проявляют сравнительно слабое иммуногенное действие, и иммунные сыворотки не способны полностью блокировать их токсические эффекты. Микроорганизмы, которые образуют экзо- и эндотоксины (холерный вибрион, гемолитические штаммы кишечной палочки и др.).