Bakteriální toxiny

Obsah 1 Obecné vlastnosti toxických bakteriálních proteinů 2 Exotoxiny 2.1 Rozdělení exotoxinů podle mechanismu účinku 2.1.1 Faktory průniku a šíření 2.1.2 Cytolyziny 2.1.3 Toxiny ovlivňující fyziologii buněk 2.1.4 Zástava proteosyntézy 2.1.5 Neurotoxiny 2.1.6 Superantigeny 3 Endotoxin 3.1 Stavba 3.2 Uvolnění endotoxinu 3.3 Účinky endotoxinu 4 Odkazy 4.1 Související články 4.2 Zdroj

Obecné vlastnosti toxických bakteriálních proteinů

• toxicita – součást patogenity, schopnost mikroba poškozovat hostitele

• u plísní, parazitů, nejčastěji u bakterií
• termolabilní
• dobrými imunogeny, aktivita blokována neutralizačními Ig
• mohou být změněny v toxoidy (využívány k aktivní imunizaci)
• způsob toxického působení charakteristický pro jednotlivé toxiny

Exotoxiny a endotoxiny

• exotoxiny – toxické bakteriální proteiny secernované do okolí producenta, G+
• endotoxiny – součástí buněčné stěny, do okolí se uvolňuje až po rozpadu bakterie, G−, lipopolysacharid v zevní membráně stěny u G− bakterií

• produkce kódována chromozomálně, na plazmidech nebo vázána na specifického bakteriofága (difterický)
• produkce ovlivňována koncentrací iontů (Fe, Ca, Mg)

Dělení podle místa zásahu

• reakce s membránami eukaryotických buněk – poškození buněk – cytolytické bakterie
• proniknutí do buněk po vazbě na specifický receptor, ovlivnění fyziologie buněk

Dělení podle cílových orgánů

• neurotoxiny (butulotoxin, tetanospasmin)
• enterotoxiny (choleragen, toxiny E. coli)
• dermonekrotoxiny (difterický, stafylokokový alfa toxin)
• cytotoxiny (Clostridium difficile)
• kardiotoxiny (difterický, streptolysin O)
• kapilarotoxiny (B. anthracis)
• hemolyziny, leukocidiny
• toxiny s vlastností superantigenů (streptokokové pyrogenní, stafylokokový toxického šoku)

Exotoxiny

• exotoxiny – toxické bakteriální proteiny, secernovány do okolí producenta
• tvorba toxinu není pro růst a množení mikroba nezbytná, za jistých podmínek je ale užitečná pro jeho přežití a šíření
• geny často v plazmidech
• rozdílná vnímavost buněk dána přítomností receptorů

Rozdělení exotoxinů podle mechanismu účinku

Faktory průniku a šíření

• hydrolytické enzymy rozrušující mezibuněčnou hmotu
• hyaluronidáza, elastáza, DN-áza, streptokináza (fibrinolysin – průnik přes fibrinové bariéry, rozpuštění krevních sraženin…)

Cytolyziny

• reakce s membránami eukaryotických buněk, které poškozuje
• cytolysiny a hemolysiny

• hydrolýza fosfolipidů fosfolipázami C a D
  • odnímají z fosfolipidů polární skupiny – destabilizace membrány a lýza buněk
  • Clostridium perfringens – intravaskulární hemolýza při myonekróze, intravaskulární koagulopatie
  • beta hemolysin (sfingomelináza) S. aureus
• tvorba pórů v membráně – podlouhlé molekuly se včlení do membrány, vznik kanálků, kudy proniká voda, neenzymatická povaha lýzy
  • S. aureus – alfa-toxin
  • Str. pyogenes – streptolysin (nepoškozuje neutrofily přímo, ale jejich granula – hydrolázy z nich se vylijí do cytoplasmy)
  • listeriolysin

Toxiny ovlivňující fyziologii buněk

• zvýšená produkce cAMP
  • vazba ADP-ribózy na regulační složky adenylcyklázy – zvýšená koncentrace cAMP působí sekreci Cl⁻ a vody a zábranu absorpce Na⁺ – únik tekutin, průjmy (cholerový toxin, termolabilní enterotoxin E. coli)
• pertusový toxin B. pertussis – ovlivnění hladiny cAMP v neutrofilech – omezení chemotaxe a pohyblivosti

Zástava proteosyntézy

• následný úhyn buněk

• často dvě složky:
  • A: toxická aktivita
  • B: vazba na buněčnou membránu (specifický receptor) a pohlcení toxinu – endocytóza
• přenos adenosindifosfátribosylové skupiny z NAD na cílovou molekulu (elongační faktor 2 – záškrtový toxin) – zástava proteosyntézy – smrt buněk

Neurotoxiny

• fungují jako peptidázy, účinkují v nervových synapsích na bílkoviny odpovědné za přenos neurotransmiterů

Tetanický toxin (tetanospasmin)

• Clostridium tetani se ve formě spor dostane do rány a vyklíčí
• toxin proniká krví a lymfou do motorických neuronů
• ruší synaptický přenos na inhibičních neuronech → kontinuální stimulace excitačními transmitery
• svalové křeče (smrt na srdeční selhání nebo udušení vlivem křečí dýchacího svalstva)

Botulotoxin

• Clostridium botulinum
• nejúčinnější známý jed – letální dávka 10 ng; 39g na celé lidstvo
• klobásový jed, biologická zbraň, terapie spastických onemocnění, kosmetologie
• nejedná se o infekci, ale o intoxikaci
• působí na PNS – ze střevní sliznice krví k nervosvalovým ploténkám
• dva polypetidové řetězce:
  • H: vazba na neurony
  • L průnik do buňky – blokáda malých synaptických vesikul obsahujících acetylcholin – neuromuskulární spojení – obrna svalů
• smrt na ochrnutí bránice

Superantigeny

Superantigeny také působí jako bakteriální toxiny.

Endotoxin

[editovat část]

Endotoxin je lipopolysacharidový komplex (LPS), který je součástí buněčné stěny gramnegativních bakterií.

Stavba

1. Lipid A
   • Vlastní toxická část ukotvena v zevní membráně, toxická složka je tedy uložena v membráně, může se projevit až po rozpadu bakterie.
2. Střední polysacharidová část.
3. O-antigen – periferní konec, vyčnívá z povrchu mikroba.

Uvolnění endotoxinu

K uvolnění endotoxinu může dojít:

• po fagocytóze a intracelulární destrukci bakterie;
• při rozpadu bakterií účinkem vlastních autolytických enzymů;
• v důsledku cytolýzy komplementem;
• účinkem membránově působících ATB.

Účinky endotoxinu

• pyrogen – zvýšení teploty – toxin stimuluje mononukleární fagocyty k produkci endogenních pyrogenů (interleukin-1 a TNF) – vazodilatace
• aktivace komplementového systému (alternativní dráhou) – důsledkem je cytolýza b. spojená s dalším uvolňováním toxinu
• aktivace makrofágů, neutrofilů, lymfocytů B – vznik lokální zánětlivé reakce, při vyšších koncentracích – vznik endotoxického šoku
• poruchy srážlivosti
  • aktivuje f. XII – spouští srážecí kaskádu
  • ovlivňuje krevní destičky – uvolnění obsahu granul
  • ovlivňuje neutrofily – uvolnění bílkovin stabilizující fibrinové sraženiny
  • ovlivňuje endotelie

• je nutno počítat s rizikem endotoxémie při sepsích vyvolaných G− bakteriemi
• nízká hladina endotoxinu v organismu působí pozitivně (stimulace imunity)
• ve velké koncentraci nastává riziko toxického šoku a DIC (často končí smrtí)

Endotoxický šok

• hypotenze
• diseminovaná intravaskulární koagulopatie (DIC)
• vazodilatace
• snížený výkon myokardu (poruchy oxidace)

Odkazy

Související články

Zdroj

• JANSKÝ, Petr. Zpracované otázky z mikrobiologie [online]. [cit. 2012-01-30]. <https://www.yammer.com/wikiskripta.eu/uploaded_files/3804405>.