Bakteriju produkuojamos toksines medziagos
5 (100%) 1 vote

Bakteriju produkuojamos toksines medziagos

Turinys

I. Įvadas. Kas yra toksinai? 3

II. Bakterinių toksinų klasifikacija: 3

a. Pagal cheminę sudėtį 3

b. Pagal veikimo mechanizmą 3

c. Pagal formavimosi ląstelėje būdą 3

III. Bakterinių toksinų ypatybės. Letalinės toksinų dozės 4

IV. Svarbiausieji toksinai, jų struktūra, veikimo principas, sukeliami pažeidimai ar infekcijos, praktinė reikšmė 4

a. Botulino toksinas 4

b. Stabligės toksinas 7

c. Difterijos toksinas 8

d. Šigelės toksinas 10

e. Šigelės toksiną produkuojanti Escherichia coli 11

f. Bordetella pertussis bakterijų rūšies produkuojami toksinai 11

g. Staphylococcus aureus bakterijų rūšies produkuojami toksinai 13

h. Bacillus anthracis produkuojamas toksinas 15

V. Bakterinių toksinų reikšmė žemės ūkyje 16

VI. Bakterinių toksinų reikšmė medicinoje 16

VII. Išvados 17

VIII. Literatūros sąrašas, nuorodos 18

IX. Paaiškinimai 19

I. Įvadas. Kas yra toksinai?

Toksinai (gr. toxikon – nuodai) – nuodingos medžiagos, randamos kai kuriuose organizmuose (grybuose, bakterijose, augaluose, gyvūnuose). Dauguma toksinų veikia skirtingas organizmų funkcijas, pvz., neurotoksinai pažeidžia nervų sistemą, citotoksinai tiesiogiai žudo ląsteles. Kai kurie toksinai pasižymi mutageniniu ir kancerogeniniu poveikiu.

Bakteriniai toksinai – toksinės medžiagos, išskiriamos įvairių rūšių bakterijų ir pasižyminčios skirtingomis ypatybėmis, struktūra, veikimo mechanizmais, sukelia skirtingus pažeidimus ar infekcijas. Toksinai naudojami ir žmogaus praktinėje veikloje.

II. Bakterinių toksinų klasifikacija.

Bakterinių toksinų tipai pagal cheminę sudėtį

Lipopolisacharidai Baltymai

(formuojasi gramneigiamų bakterijų (išskiriami į ekstraląstelinę ląstelės

ląstelių sienelėse) aplinką)

Gramneigiamų bakterijų išorinės membranos lipopolisacharidų kompleksai sudaro endotoksinus. Endotoksinai yra surišti su bakterijos ląstelės sienele.

Dauguma baltyminių toksinų laikomi egzotoksinais, nes jie išskiriami bakterijos į aplinką ir veikia kitas ląsteles, jų veikimas tampa nuo bakterijos nepriklausomas.

Bakterinių toksinų klasifikacija pagal veikimo mechanizmąVeikiantys ląstelės Angeles formuojantys Viduląstelinio aktyvumo

paviršiaus receptorius toksinai Prisijungimas Translokacija Negrįžtama

Superantigenai α hemolizinas prie receptorių į ląstelės ląstelės

citozolį taikinių

modifikacija

Bakterinius toksinus į grupes galima suskirstyti daugeliu požymių, tačiau esminis požymis jų skirstymui yra jų susidarymo bakterijoje būdas; pagal tai toksinai skirstomi į endotoksinus ir egzotoksinus.

Bakterinių toksinų klasifikacija



III. Bakterinių toksinų ypatybės:

• Dažniausiai tam tikrus konkrečius toksinus sekretuoja tik viena bakterijų rūšis (pavyzdžiui, bakterijų rūšis Clostridium tetani – stabligę sukelianti bakterijų rūšis – išskiria tik stabligės toksinus, tik Corynebacterium diphteriae – difterijos sukėlėja – sekretuoja difterijos toksiną). Bet, pavyzdžiui, rūšies Escherichia coli bakterijos produkuoja toksinus, identiškus Shigella dysenteriae bakterijų produkuojamiems toksinams.

• Toksinus įprastai išskiria patogeninės bakterijų atmainos, o nepatogeninės – ne, todėl toksinai yra svarbūs patogeniškumo faktoriai.

• Anksčiau buvo manoma, kad egzotoksinų produkcija yra būdinga tik gramteigiamoms bakterijoms, tačiau ir tam tikros gramneigiamų bakterijų rūšys išskiria baltyminius toksinus.

• Bakteriniai toksinai yra stipriausi žmones veikiantys nuodai, išlaikantys savo toksiškumą net labai praskiestuose jų tirpaluose. Stipriausių bakterinių toksinų letalinis poveikis gali būti lyginamas su strichnino ar gyvačių nuodų toksiškumu.

• Egzotoksinai paprastai jautrūs šilumai.

Daugeliu požymių baltyminiai toksinai panašūs į enzimus. Jie

 yra baltyminės sudėties,

 denatūruojami karščiu, rūgštimis,

 pasižymi veikimo specifiškumu,

 yra didelio biologinio aktyvumo (daugelis veikia kataliziškai).

Letalinės bakterinių baltyminių toksinų dozės

Toksinas Letalinė toksino dozė (mg) Šeimininkas

Botulino toksinas (D serotipas ) 0,8 * 10-8 Pelė

Stabligės toksinas 4 * 10-8 Pelė

Shigella neurotoksinas 2,3 * 10-8 Triušis

Difterijos toksinas 6 * 10-5 Jūrų kiaulytė

IV. Svarbiausieji toksinai, jų

struktūra, veikimo principas, sukeliami pažeidimai ar infekcijos, praktinė reikšmė

Botulino toksinas, gaminamas Clostridium botulinum rūšies bakterijų

Struktūra. Botulino toksiną gamina anaerobinė gramneigiama bakterija Clostridium botulinum. Nustatyti septyni neurotoksino serotipai, kurie pavadinti, A, B, C, D, E, F ir G. Šie neurotoksinai serologiškai yra skirtingi, tačiau turi panašų molekulinį svorį ir vienodą subvienetų struktūrą. Botulino toksinas sintetinamas kaip viena polipeptidinė grandinė. Aktyviųjų neurotoksinų molekulinis svoris apytiksliai lygus 150000 daltonų. Šiose molekulėse sunkioji grandinė (~ 100000 daltonų ) disulfido jungtimi sujungta su lengvąja grandine (~ 50000 daltonų), kuri turi ryšį su cinko atomu (1 pav.). Vienos polipeptidinės grandinės būsenos toksinas neturi toksinio aktyvumo. Todėl toksinas paprastai bakterinės proteazės yra sukarpomas (įdomu tai, kad jį sukarpyti galima ir skrandžio proteazėmis). Taip produkuojamos lengvoji grandinė (A fragmentas) ir sunkioji grandinė (B fragmentas).

Veikimo principas. Lengvoji grandinė sukaupia didžiausią toksinį potencialą ir yra stipriausias gamtoje randamas toksinas. Sunkioji grandinė yra labai specifiška žmogaus aksono galūnėlėms; ji tarpininkauja susijungiant su presinapsine cholinergine nervo terminale ir padeda patekti (internalizuoti) toksinui į nervo galūnėles. Įsiskverbęs į ląstelę, toksinas dalijasi į sunkiąją ir lengvąją grandines. Lengvoji grandinė, veikdama kaip cinko endopeptidazė , skaldo specifinius su membrana susijusius baltymus. Šis enzimų poveikis sutrikdo prisijungimo prie membranos funkciją, dėl to acetilcholinas negali išsiskirti į sinapsinį ryšį. Šis procesas vyksta presinapsinėse cholinerginėse motorinių nervų galūnėlėse bei pre- ir post- ganglinėse autonominėse nervų galūnėlėse. Skirtingi botulino toksino serotipai sąveikauja su skirtingais baltymais. A, C ir E tipų toksinai sąveikauja su membranos baltymu SNAP-25 (synaptosomal – associated protein 25, angl.). Tipas C papildomai veikia membranos baltymą sintaksiną . Tipai B, D, F ir G prisijungia prie baltymo VAMP (vessicular-associated membrane protein, angl.). Šie pokyčiai sutrikdo neuroraumeninį laidumą.

Botulino toksinai struktūra ir funkcijomis labai panašūs į stabligės toksinus, bet nuo jų ryškiai skiriasi savo klinikiniais efektais, nes atakuoja skirtingas nervų sistemos ląsteles. Botulino neurotoksinai daugiausia paveikia periferinę nervų sistemą. Pirminiai požymiai, rodantys, kad toksinai pateko į PNS, yra susilpnėję raumenys ar nestiprus paralyžius. Stabligės toksinas, vadinamas tetanospazminu, linkęs paveikti inhibicinius motorinius neuronus, dėl to sukelia spazminį paralyžių.

Botulino toksinas sukelia botulizmą.

Botulizmas – (lot. botulus – dešra) ūminė infekcinė liga, kuria susergama, apsinuodijus maisto produktuose prisiveisusių Clostridium botulinum bakterijų nuodais (toksinais). Šių bakterijų gali būti gyvulio, kartais žmogaus žarnyne, kur jos nekenkia. Patekusios į dirvožemį, bakterijos virsta sporomis. Sporos labai atsparios. Į mėsos produktus jos gali patekti dorojant paskerstų gyvulių mėsą, į daržoves, vaisius, grybus – blogai juos nuplovus. Konservuojamuose produktuose, dešroje, jei temperatūra 22 – 37 ْC ir nėra deguonies, sporos virsta bakterijomis, išskiriančiomis labai stiprų nuodą – botulino toksiną. Jo 1 g užtektų nunuodyti 1mln. žmonių. Toksinas iš virškinamojo trakto patenka į kraują, labai apnuodija organizmą, pažeidžia įvairius organus, ypač centrinę nervų sistemą. Inkubacinis periodas – iki 24h. Liga prasideda staiga. Ligonį pykina, jam džiūsta burnoje, pučia vidurius, jie užkietėja, atsiranda nenumalšinamas troškulys. Vėliau sutrinka rijimas, užkimsta balsas. Dažnai sutrinka rega: mirga ir dvejinasi akyse, ligonis ima žvairuoti, nudrimba viršutiniai akių vokai. Gali sutrikti kvėpavimas, stigti oro. Laiku nesuteikus pagalbos, ligonis gali mirti.

Botulino toksino praktinė reikšmė.

Botulino toksinai (BTX) gali būti naudojami specialių vaistų gamybai.

Bendri bruožai ir naudojimo principai. BTX turi būti leidžiamas į raumenį arba į odą. Prieš naudojimą jis atskiedžiamas su 1 – 4 mL fiziologinio tirpalo. Kambario temperatūroje toks tirpalas būna tinkamas naudoti 4 – 8 valandas, o laikomas šaldytuve išlieka veiksmingas 2 savaites. Šiuo metu gaminamos dvi skirtingos BTX-A formos: Botox® ir Dysport®. Botox® (patvirtintas 1989 m. JAV), gaminamo Allergan kompanijos, buteliuke yra 100VV toksino. Jį reikia laikyti šaldytuve, o praskiesti labai atsargiai, negalima buteliuko plakti, nes gali susidaryti burbulai, nes BTX gali suirti. Dažniausiai vartojama BTX praskiedimo koncentracija yra nuo 2,5 iki 10VV/0,1 mL.

Europietiškas BTX-A preparatas yra Dysport® (patvirtintas 1990 m. Jungtinėje Karalystėje). Jo buteliuke yra 500VV toksino. Dysport® irgi turi būti laikomas šaldytuve. Skirtingų BTX-A komercinių formų veiksmingumas yra matuojamas LD50 vienetais (1VV yra tas toksino kiekis, nuo kurio žūsta 50% pelių, sušvirkštus joms BTX-A į pilvaplėvės ertmę).

2000 metais kai kuriose šalyse patvirtintas BTX-B arba Myobloc® arba NeuroBloc®, skirtas kaklo distonijai gydyti. Manoma, kad jis galėtų būti efektyvus BTX-A rezistentiškais atvejais.

BTX-A
yra ilgas, bet laikinas. BTX pradeda veikti neuroraumeninę jungtį 1 – 3 dieną po injekcijos, o maksimalus atsakas atsiranda po 7 – 10 dienų. Neuroraumeninė blokada vidutiniškai trunka 3 mėnesius. Gydant autonominės nervų sistemos sutrikimus jo veiksmingumas yra ilgesnis, trunka vidutiniškai 7 mėnesius. BTX injekcijos susilpnina raumenų susitrakimą, judesius ar spazmus. Jis taip pat mažina lydintį skausmą, gerina sąnarių judrumą, judesius, eiseną, lengvina kineziterapiją. BTX taikymas leidžia sumažinti geriamų vaistų dozes ar juos nutraukti, saugo nuo kontraktūrų ir deformacijų formavimosi, padeda atitolinti operacinį gydymą ar jo iš viso išvengti, o išlikus operacijos būtinybei, gali padėti modeliuoti pooperacinį gydymo rezultatą.

Nepageidaujami reiškiniai. Nepageidaujami reiškiniai būna nežymūs ir laikini. Gali būti skausminga injekcijos vieta, atsirasti kraujosruva, padidėti injekuoto raumens, o kartais dėl vaisto difuzijos – ir aplinkinių raumenų silpnumas. Per didelis raumens, į kurį atlikta injekcija. Silpnumas praeina po 3 – 4 mėnesių, o aplinkinių raumenų silpnumas trunka trumpiau nei 4 savaites. Pastaruoju atveju silpnumas pasitaiko labai retai, ir dažniausiai būna išreikštas. BTX nepereina hematoencefalinio barjero , todėl centrinio cholinerginio perdavimo neveikia.

Neurologiniai sutrikimai, kurie gali būti gydomi botulino toksinu

Distonija Spastiškumas Skausmo sutrikimai Autonominės nervų sistemos sutrikimai Kiti neurologiniai sutrikimai

Blefarospazmas

Kaklo distonija

Gerklų distonija (spazminė distonija)

Oromandibulinė distonija

Galūnių distonija

Meige sindromas Cerebrinis paralyžius

Išsėtinė sklerozė

Trauminis galvos smegenų pažeidimas

Trauminis nugaros smegenų pažeidimas

Insultas Įtampos tipo galvos skausmas

Migrena

Fibromialginis-miofascijinis skausmas

Trišakio nervo neuralgija Lokali hiperhidrozė (padidėjęs prakaitavimas)

Frey ir krokodilo ašarų sindromas

Hipersalivacija Hemimastikatorinis spazmas

Gerybinė akių vokų miokimija

Bruksizmas (griežimas dantimis)

Termoporomandidulinio sąnario išnirimas dėl spazmo

Tikai

Tremoras

Žvairumas, n. abducens pažeidimas

Miokimija

Nistagmas

Mikčiojimas

Botulino toksino praktinė reikšmė.Bioterorizmas.

Botulino toksinas – nuodingiausia šiuo metu žinoma medžiaga. Fenomenalų jo toksinį potencialą lemia toksino enziminis aktyvumas – botulino toksinas yra cinko proteinazė.

Paradoksalu, jog botulino toksinas, plačiai naudojamas medicininėje praktikoje kaip vaistas plačiam neurologinių ir kitokių sutrikimų gydymui, pasitarnauja ir kitais tikslais – kaip biologinis ginklas.

Faktai apie botulino toksino kaip biologinio ginklo naudojimą:

o Botulino toksino, kaip biologinio ginklo, naudojimas prasidėjo prieš maždaug 60 metų. Japonijos karo biologiniais ginklais grupuotės vadovas prisipažino, jog Mandžiūrijos okupacijos metais, apie 1930 m., kalinių maistas specialiai buvo užkrečiamas Cl. botulinum kultūromis (naudotas užkrato kiekis turėjo letalinį efektą).

o Pirmą kartą botulino toksinas kaip biologinis ginklas pagal JAV biologinių ginklų programą pradėtas naudoti II pasaulinio karo metu. Programa užbaigta 1970m. Nuo tada toksinas kaip biologinis ginklas imtas naudoti kitose šalyse.

o 1991 Irakas JT inspekcijai pripažino pagaminęs apie 19000 L koncentruoto botulino toksino, iš šio kiekio apie 10000 L sudėta į karinius ginklus. 19000 L toksino kiekis tikrai nužudytų visą žmonių populiaciją.

o 1991 Irako slaptosios grupuotės prisipažino 600 km atstumu lokalizavęs specialiai pagamintas raketas, kurių 13 buvo užpildyta botulino toksinais, 10 – aflatoksinais , 2 – juodligės sporomis.

o Irake pagaminta 180 kg masės bombos „neatidėliotinam naudojimui“, 100 bombų sudaro botulino toksinas, 50 – juodligės sporos, 7 – aflatoksinas.

Yra žinoma, jog botulino toksinas kaip galimas biologinis ginklas naudojamas ne tik aerozolių pavidalu, bet gali būti ir dedamas į maistą.

Stabligę sukeliančios bakterijos Clostridium tetani išskiriamas toksinas.

Vienuolika Clostridium tetani atmainų skiriasi savo gebėjimu produkuoti stabligės toksiną (dar vadinamą tetanospazminu), bet visos atmainos produkuoja toksinus, kurie yra identiški savo imunologinėmis ir farmakologinėmis ypatybėmis. Tetanospazminas koduojamas plazmide, kuri randama visose toksiškose bakterijų atmainose. Stabligės toksinas yra vienas iš trijų toksiškiausių žinomų medžiagų (toksiškumu jį lenkia botulino ir difterijos toksinai). Toksinas gaminamas bakterijos ląstelės augimo metu ir išskiriamas tik ląstelės lizės metu. Ląstelei sprogus, sudygsta sporos. Sporoms įsiskverbus į žaizdą, reikalingas minimalus jų kiekis toksino produkcijai

Toksino struktūra. Bakterija sintetina toksiną vienos 150 kDa polipeptidinės grandinės formoje. Ši grandinė bakterijos ląstelės išorėje proteazių suskaldoma į du fragmentus, kurie lieka sujungti disulfidiniu tilteliu. Toksino suskaidymą į du fragmentus dirbtinai galima sukelti tripsinu. Toksinas suskaldomas į 100 kDa molekulinės masės sunkiąją, arba B grandinę ir 50 kDa lengvąją, arba A grandinę. B grandinė jungiasi prie neurono membranos. A grandinė atakuoja tam tikrus membranos baltymus.

Kadangi stabligės toksinas pasižymi tuo, kad pažeidžia nervinį audinį, jis vadinamas
neurotoksinu. Jis neatsparus karščiui, sunaikinamas per 5 minutes 56ْ C temperatūroje. Toksinas neatsparus dideliems deguonies kiekiams. Išgrynintas toksinas formalino terpėje, esant 0 ْ C temperatūrai, paverčiamas toksoidu .

Yra žinoma, kad Clostridium tetani taipogi produkuoja endotoksiną tetanoliziną, kurio poveikis dar nėra visiškai ištirtas ir aiškus.

Veikimo mechanizmas. Toksinas paplinta per audinių tarpus į limfinę ir kraujotakos sistemą. Tetanospazminas iš pradžių jungiasi prie periferinių nervų galūnių. Jis transportuojamas aksono viduje, po to – per sinapsines jungtis, kol pasiekia centrinę nervų sistemą. Galiausiai jis vėl patenka į aksoną endocitozės būdu. Toksino efektas – blokuoti inhibicinių neuromediatorių (glicino ir gama aminobutano rūgšties,) atpalaidavimą per sinapsinius plyšius, o tai sukelia nervinio impulso generavimo stabdymą. Jei nerviniai impulsai negali būti generuojami normaliais inhibiciniais mechanizmais, atsiranda raumenų spazmai, dar vadinami tetaniniais, (tai – būdingas stabligės požymis). Raumenys tampa hiperaktyvūs nuo menkiausios stimuliacijos, be to, gali atsirasti motorinių refleksų inhibicijos trikdžiai sensorinės stimuliacijos metu.

Toksino prisijungimas prie neuronų yra negrižtamas, ir nervų funkcijos gali būti atstatytos tik susiformavus naujoms nervų galūnėlėms ir sinapsėms.

Stabligė (lot. tetanus) – ūminė infekcinė liga, kuria sergant labai apnuodijama centrinė nervų sistema ir dėl to kyla griaučių raumenų traukuliai. Infekciją sukeliančios bakterijos kaip saprofitai gyvena gyvulių žarnyne. Mėšlu užterštame dirvožemyje, dulkėse susidaro labai atsparių bakterijų sporų, kurios žūva tik po 2 – 3 h virinimo. Patekusios į audinius, kur maža deguonies, sporos virsta bakterijomis, ima gaminti stiprų nuodą. Limfos takais ir nervų kamienais pasiekęs stuburo bei galvos smegenis, jis sukelia refleksinį neuronų jautrumą, kuris sąlygoja raumenų įtempimą; tuomet nuo bet kokio dirgiklio prasideda traukulių priepuolis.

Šiuo metu Jūs matote 31% šio straipsnio.
Matomi 2292 žodžiai iš 7406 žodžių.
Peržiūrėkite iki 100 straipsnių per 24 val. Pasirinkite apmokėjimo būdą:
El. bankininkyste - 1,45 Eur.
Įveskite savo el. paštą (juo išsiųsime atrakinimo kodą) ir spauskite Tęsti.
SMS žinute - 2,90 Eur.
Siųskite sms numeriu 1337 su tekstu INFO MEDIA ir įveskite gautą atrakinimo kodą.
Turite atrakinimo kodą?
Po mokėjimo iškart gausite atrakinimo kodą, kurį įveskite į laukelį žemiau:
Kodas suteikia galimybę atrakinti iki 100 straispnių svetainėje ir galioja 24 val.