Endotoksina bakteriale. GPM.1.2.4.0006.15 Endotoksina bakteriale Cilat mikroorganizma përmbajnë endotoksina
Tabela e përmbajtjes së temës "Patogjeniteti i mikroorganizmave. Virulenca.":1. Patogjeniteti i mikroorganizmave. Mikroorganizmat patogjenë. Mikrobet patogjene.
2. Mikroorganizmat oportunistë. Mikrobet oportune. Patogjenë oportunistë. Mikroorganizmat jo patogjenë.
3. Parazitët e detyrueshëm. Parazitët fakultativë. Parazitë të rastësishëm. Patogjeniteti. Çfarë është patogjeniteti?
4. Virulenca. Çfarë është virulenca? Kriteret e virulencës. Doza vdekjeprurëse (DL, LD). Doza infektive (ID).
5. Kontrolli gjenetik i patogjenitetit dhe virulencës. Reduktimi gjenotipik i virulencës. Reduktimi fenotipik i virulencës. Zbutje.
6. Faktorët e patogjenitetit të mikroorganizmave. Faktorët e patogjenitetit të mikrobeve. Aftësia për të kolonizuar. Ngjitja. Faktorët e kolonizimit.
7. Kapsula si faktor i patogjenitetit të mikroorganizmave. Frenimi i enzimave të mikrobeve si faktorë patogjeniteti. Invaziviteti i mikroorganizmave.
8. Toksigjeniteti i mikroorganizmave. Toksinat. Toksina të pjesshme. Citolizinat. Protoksina.
9. Ekzotoksinat. Ekzotoksinat e mikroorganizmave. Klasifikimi i ekzotoksinave. Grupet e ekzotoksinave.
Në një masë të caktuar, mikroorganizmat toksigjenë (toksina që sekretojnë aktivisht) kundërshtohen nga bakteret patogjene që kanë substanca toksike që shpërndahen dobët në mjedis dhe quhen (me sugjerimin e R. Pfeiffer) endotoksina.
Endotoksinat- komponente integrale të murit qelizor të baktereve gram-negative; shumica e tyre lirohen vetëm pas vdekjes së qelizës bakteriale. Ato përfaqësohen nga një kompleks proteinash, mbetjesh lipide dhe polisaharide. Të gjitha grupet e molekulës janë përgjegjëse për shfaqjen e efektit biologjik endotoksina.
Aktiviteti biologjik i ngjan atij të disa ndërmjetësve inflamatorë; endotoksemia zakonisht shoqërohet me temperaturë të shkaktuar nga çlirimi i pirogjenëve endogjenë nga granulocitet dhe monocitet. Nëse një sasi e konsiderueshme e endotoksinës hyn në qarkullimin e gjakut, është e mundur shoku i endotoksinës, që zakonisht përfundon me vdekjen e pacientit.
Endotoksinat bakteriale shfaqin një efekt imunogjenik relativisht të dobët dhe serumet imune nuk janë në gjendje të bllokojnë plotësisht efektet e tyre toksike. Disa baktere mund të sintetizojnë njëkohësisht ekzotoksina dhe të lëshojnë (kur vdesin) endotoksina (për shembull, Escherichia coli toksigjene dhe Vibrio cholerae).
Ekzoenzimat
Duhet të merren parasysh faktorë të rëndësishëm të patogjenitetit ekzoenzimat(për shembull, lecithinaza, hialuronidaza, kolagjenaza, etj.), duke prishur homeostazën e qelizave dhe indeve, gjë që çon në dëmtimin e tyre. Aftësia për të formuar ekzoenzima përcakton kryesisht invazivitetin e baktereve - aftësinë për të depërtuar në mukozën, indin lidhës dhe barriera të tjera. Për shembull, hialuronidaza zbërthen acidin hialuronik, i cili është pjesë e substancës ndërqelizore, e cila rrit përshkueshmërinë e indeve të ndryshme. Kjo enzimë sintetizohet nga bakteret e gjinisë Clostridium, Streptococcus, Staphylococcus etj. Neuraminidaza lehtëson kapërcimin e shtresës së mukusit, depërtimin në qeliza dhe shpërndarjen në hapësirat ndërqelizore. Neuraminidaza sekretohet nga vibrios e kolerës dhe bacil i difterisë; është gjithashtu pjesë e virusit të gripit. Në këtë grup duhet të përfshihen edhe enzimat bakteriale që shpërbëjnë antibiotikët.
Superantigjenet
Disa toksina (për shembull, toksina e streptokokëve të Dick-it ose enterotoksina e stafilokokut) mund të veprojnë si superantigjenet, duke shkaktuar aktivizimin poliklonal të kloneve të ndryshme limfocitare. Aktivizimi poliklonal shoqërohet me hipersekretim të limfokinave me zhvillimin e intoksikimit të ndërmjetësuar nga citokina.
Endotoksinat gjenden vetëm në bakteret gram-negative. Ato përfaqësohen nga lipopolisakaridet dhe proteinat e lidhura. E veçanta e endotoksinave është se ato janë të qëndrueshme ndaj nxehtësisë dhe lirohen nga qelizat bakteriale pas shkatërrimit të tyre. Endotoksinat, ndryshe nga ekzotoksinat, nuk kanë veprim specifik. Toksiciteti dhe pirogjeniteti i tyre shkaktohet nga lipidi A, i cili është pjesë e LPS dhe ka një strukturë të ngjashme në baktere të ndryshme gram-negative. Efekti pirogjenik i endotoksinave nuk shoqërohet me efektin e tyre të drejtpërdrejtë në qendrat termorregulluese të trurit. Ato nxisin lirimin e disa substancave pirogjene nga leukocitet polimorfonukleare. Endotoksinat janë agjentë inflamatorë; ato rrisin përshkueshmërinë e kapilarëve dhe kanë efekt shkatërrues në qeliza. Efektet e tyre inflamatore dhe pirogjene janë jospecifike. Shumëllojshmëria e manifestimeve të helmimit me endotoksina është për shkak jo vetëm të vetë LPS-së, por edhe të lëshimit të përbërësve të shumtë biologjikisht aktivë, sintezën e të cilave shkakton tek njerëzit dhe kafshët (histamina, serotonina, prostaglandina, leukotrienet, etj., më shumë se 20 në total). Këto substanca shkaktojnë çrregullime në organe dhe inde të ndryshme.
Të tre përbërësit e LPS - lipidi A, thelbi i polisaharidit dhe zinxhiri i tij anësor i sheqernave të përsëritura - kanë veti të theksuara antigjenike. LPS stimulon sintezën e interferoneve, aktivizon sistemin e komplementit përgjatë rrugës klasike, ka një efekt mitogjenik në limfocitet, si dhe një efekt alergjik. Vetitë e tij toksike, ndryshe nga ekzotoksinat, nuk hiqen nga trajtimi me formaldehid dhe LPS nuk shndërrohet në toksoid.
Ekzotoksinat. Ato prodhohen nga bakteret gram-pozitive dhe gram-negative. Në bakteret Gram-pozitive, ekzotoksinat sekretohen në mënyrë aktive përmes CM dhe murit qelizor në mjedis duke përdorur sisteme të veçanta sekretimi. Në bakteret gram-negative (Vibrio cholerae, E. coli toksigjene, Salmonella), disa ekzotoksina (enterotoksina) sintetizohen vetëm në kushte të caktuara drejtpërdrejt në organizmin e infektuar dhe shpesh ruhen në citoplazmë, çlirohen nga qeliza vetëm pas shkatërrimit të saj.
Të gjitha ekzotoksinat bakteriale të njohura janë proteina, midis tyre ka ato të qëndrueshme ndaj nxehtësisë dhe të qëndrueshme ndaj nxehtësisë. Vetitë e tyre kryesore janë të lidhura me natyrën proteinike të ekzotoksinave: ato kanë një fuqi të lartë (toksinat më të forta në natyrë janë me origjinë mikrobike), selektivitet të lartë dhe specifikë veprimi të lidhur (pamja e tetanozit në kafshët laboratorike është e njëjtë, si kur infektohen me patogjenin dhe ekzotoksinën e tij), të cilat manifestohen pas një periudhe të caktuar latente. Ekzotoksinat janë antigjene të forta, dhe disa madje janë superantigjene. Ato nxisin formimin e antitrupave në trup, pra antitoksinave, të cilat neutralizojnë efektin e tyre. Kur trajtohet me formalinë, ekzotoksinat neutralizohen dhe shndërrohen në toksoidë. Toksoidet nuk kanë veti toksike, por ruajnë aftësinë e tyre për të nxitur sintezën e antitoksinave, prandaj ato përdoren gjerësisht për të krijuar imunitet artificial kundër difterisë, tetanozit, botulizmit dhe sëmundjeve të tjera.
Toksigjeneza përfshin prodhimin e toksinave nga bakteret patogjene. Kjo është një nga metodat kryesore të dhënies së sëmundjeve dhe sëmundjeve të shkaktuara nga bakteret. 2 kategori toksinash që çojnë në infeksione dhe sëmundje të ndryshme; endotoksina dhe ekzotoksina, dhe ato ndryshojnë në varësi të natyrës së tyre kimike. Endotoksinat janë toksina bakteriale të përbëra nga lipide (lipopolisakaride), ndërsa ekzotoksinat janë të përbëra nga proteina.
Çfarë janë endotoksinat?
Endotoksinat janë lipopolisakaride të prodhuara nga bakteret gram-negative. Endotoksinat lidhen nga qelizat dhe prodhohen vetëm kur qelizat lizohen. Entotoksinat janë të pranishme në membranën e jashtme të murit qelizor në bakteret Gram. Endotoksinat quhen gjithashtu lipopolisakaride dhe janë të pranishme në qelizat E coli, Shigella, Salmonella, Pseudomonas, Haemophilus influenza, Neisseria dhe Vibrio cholerae. Endotoksinat zakonisht sekretohen nga zhvillimi bakterial për shkak të veprimit të disa antibiotikëve ose nga veprimi i tretjes fagocitare.
Endotoksinat shfaqin më pak aktivitet dhe nuk janë shumë aktive në substratin e tyre. Ato janë rezistente ndaj nxehtësisë. Muri i jashtëm i baktereve është i papërshkueshëm nga molekulat dhe molekulat e mëdha që nuk mund të treten në ujë dhe të mbrohen nga mjedisi i jashtëm.
Këto toksina janë pjesë e këtij aktiviteti mbrojtës. Ai vepron mbi pritës gjatë kolonizimit. Përveç kësaj, endotoksinat shfaqin antigjenitet të dobët.
Çfarë janë ekzotoksinat?
Ekzotoksinat janë toksina që lëshohen jashtëqelizore ndërsa trupi zhvillohet. Ekzotoksinat janë toksina ngjitëse që përhapen nga vendi i infeksionit në pjesë të tjera të trupit dhe shkaktojnë dëme. Ato janë proteina të tretshme që veprojnë si enzima. Ekzotoksina është e aftë të shkaktojë dëme tek bujtësi duke shkatërruar qelizat ose duke prishur metabolizmin normal qelizor. Ekzotoksinat janë shumë të fuqishme dhe mund të shkaktojnë dëm për bujtësin. Ekzotoksinat çlirohen për shkak të rritjes së shpejtë të tyre ose gjatë lizës së qelizave. Të dy bakteret gram+ dhe gram-bakteret prodhojnë ekzotoksina.
Ekzotoksinat janë më toksike se endotoksinat dhe ndryshojnë nga disa lloje të baktereve. Ekzotoksinat shkaktojnë sëmundje specifike vetëm për këtë infeksion. P.sh. Clostridium tetani prodhon toksinën e tetanozit. Ekzistojnë 3 kategori kryesore të ekzotoksinave: enterotoksina, neurotoksina dhe citotoksina. Këto lloje tregojnë vendndodhjen e aktivitetit. Aktiviteti enterotoksik mund të vërehet në traktin gastrointestinal. Neurotoksinat ushtrojnë funksionet e tyre në neurone dhe citotoksinat prishin funksionimin e qelizës pritëse. Disa nga çrregullimet shëndetësore të shkaktuara nga ekzotoksinat përfshijnë kolerën, tetanozin dhe difterinë. Antigjeniteti i ekzotoksinave është mjaft i lartë. Ekzotoksinat nxisin sistemin imunitar dhe sekretojnë antitoksina për të anuluar toksinën.
Figura 1. Struktura e endotoksinave dhe ekzotoksinave (Aryal, 2015)
Dallimi midis endotoksinave dhe ekzotoksinave
Natyra kimike e endotoksinave dhe ekzotoksinave
endotoksina
Endotoksinat njihen gjithashtu si lipopolisakaride nga bakteret gram. Endotoksinat përbëhen nga dy përbërës me karakteristika të ndryshme fizike dhe kimike: një heteropolisakarid dhe një lipid i lidhur në mënyrë kovalente të quajtur lipidi A.
Ekzotoksinat
Ekzotoksinat janë toksina të sekretuara nga bakteret dhe përbërja kimike përbëhet nga proteina.
Enzimat në endotoksina dhe ekzotoksina
endotoksina
Katalaza, fibrolizina, proteazat IgA/IgG
Ekzotoksinat
Hialuronidaza, kolagjenaza, disa proteaza, nukleaza, neuraminidaza, proteaza e caktuar, fosfolipaza A
Burimi i endotoksinave dhe ekzotoksinave
endotoksina
Endotoksinat sekretohen nga membrana qelizore e baktereve Gram vetëm pas lizës së qelizave. Endotoksinat janë një pjesë integrale e murit qelizor.
Ekzotoksinat
Ekzotoksinat sekretohen nga disa baktere gram+ dhe gram
Vendndodhja e endotoksinave dhe ekzotoksinave
endotoksina
Është i pranishëm brenda membranës qelizore dhe lirohet vetëm pas lizës së murit qelizor gram.
Ekzotoksinat
Ai sekretohet jashtë qelizës nga bakteret gram+ dhe gram.
Mënyra e veprimit e lidhur me endotoksinat dhe ekzotoksinat
endotoksina
Përfshin TNF dhe Interlukin-1
ekzotoksina
Mënyra të ndryshme
Stabiliteti termik i endotoksinave dhe ekzotoksinave
endotoksina
Endotoksinat janë të qëndrueshme ndaj nxehtësisë dhe relativisht të qëndrueshme në 250oC për një orë
ekzotoksina
Ekzotoksinat mund të shkatërrohen në 600-800°C (përgjegjëse e nxehtësisë). Ato janë të paqëndrueshme, përveç enterotoksinës stafilokokale.
Testet e zbulimit
endotoksina
Zbuluar nga testi i analizës Limula limut.
ekzotoksina
Precipitat, metoda të bazuara në ELISA, neutralizimi
imunogjeniteti
endotoksina
Endotoksinat shfaqin imunogjenitet të dobët. Endotoksinat nuk prodhojnë antitoksina.
ekzotoksina
Ekzotoksinat janë jashtëzakonisht imunogjene. Ato shkaktojnë një përgjigje humorale (antitrupa që synojnë toksinat). Kur sistemi imunitar stimulohet nga ekzotoksina, ato lëshojnë antitoksina për të neutralizuar toksinën
Potenciali toksik / Vaksinat
endotoksina
Nuk mund të bëhen toksikë dhe nuk ka vaksina.
ekzotoksina
Toksinat mund të prodhohen nga trajtimi me formaldehid, por toksinat e trajtuara janë imunogjene. Toksinat mund të përdoren si vaksina.
Lidhja me mikroorganizmat
endotoksina
Ndodhet në LPS të membranës së jashtme të murit qelizor dhe sekretohet pas dëmtimit të qelizave ose gjatë shumëzimit të qelizave.
ekzotoksina
Produkti metabolik i një qelize në zhvillim.
sëmundjeve
endotoksina
Infeksionet e traktit urinar, ethet tifoide, meningjiti meningokokal, sëmundjet e arterieve koronare, enterokoliti nekrotizues neonatal, sëmundja e Crohn dhe koliti ulceroz, fibroza cistike, meningokokemia, sepsa me shufra gram-negative, shoku hemorragjik
Ekzotoksinat
Gangrena e gazit, skarlatina, difteria, botulizmi, tetanusi, diarreja e lidhur me antibiotikët, sindroma e lëkurës.
Përmbledhje e Endotoksinave kundër Ekzotoksinave
Dallimet midis endotoksinave dhe ekzotoksinave janë dhënë më poshtë:
Tabela krahasuese për endotoksinat dhe ekzotoksinat
Termi "pirogen" vjen nga greqishtja "pyreto" - ethe. Pirogjenet janë substanca që mund të shkaktojnë një rritje të temperaturës së trupit. Reaksionet pirogjene mund të shkaktohen nga substanca të natyrave dhe origjinave të ndryshme. Pirogjenët përfshijnë bakteret gram-negative dhe toksinat e tyre, bakteret gram-pozitive dhe toksinat e tyre, viruset dhe produktet e tyre metabolike, si dhe steroidet, etj. Në fushën e kontrollit të cilësisë së barnave injektuese, ato kanë një rëndësi praktike. endotoksina bakteriale, të cilat janë fragmente të murit të jashtëm të baktereve gram-negative.
Bakteret gram-negative kanë një mur qelizor me dy shtresa që rrethon një membranë citoplazmike. Shtresa e parë është një membranë shumë e hollë (1 nm e trashë) jo lipidike e përbërë nga peptidoglikan. Quhet gjithashtu glikopeptid ose mukopeptid. Është një matricë komplekse që përmban zinxhirë polisaharide të lidhur me njëri-tjetrin duke ndërlidhur zinxhirë të shkurtër peptidikë. Shtresa e dytë e murit qelizor është një membranë lipidike me trashësi 7,5 nm. Pikërisht në këtë membranë të jashtme ndodhen endotoksinat (lipopolisakaridet). Molekulat e endotoksinës ofrojnë integritet strukturor dhe janë përgjegjës për shumë funksione fiziologjike, duke përfshirë përcaktimin e vetive patogjene dhe antigjenike të baktereve. Strukturisht, molekula e endotoksinës ndahet në tre pjesë - Lipidi A, Bërthamë Dhe Zinxhiri O-specifik. 
Lipidi bërthamë i zinxhirit O-specifik A
Lipidi A përbëhet nga disakaride, fosfate dhe acide yndyrore. Acidet yndyrore që përbëjnë Lipidin A mund të jenë të ngopura ose të pangopura. Acidet më të zakonshme në lipidin A janë: palmitik, laurik, glutamik dhe meritik. Rajoni i Lipidit A është rajoni më konstant i molekulës LPS dhe struktura e tij është e ngjashme në shumë baktere.
Zinxhiri O-specifik lipopolisakaridet ndërtohen nga oligosakaride të përsëritura. Sheqernat më të zakonshëm që përbëjnë zinxhirin O-specifik janë glukoza, galaktoza dhe ramnoza. Kjo pjesë e molekulës i jep asaj veti hidrofile, për shkak të të cilave LPS është shumë i tretshëm në ujë. Pjesa e polisaharidit është pjesa më e ndryshueshme e molekulës LPS. Ky fragment i molekulës shpesh quhet O-antigjen, pasi është përgjegjës për aktivitetin antigjenik të baktereve gram-negative.
Bërthamë- pjesa qendrore e molekulës që lidh antigjenin O me lipidin A. Formalisht, struktura e bërthamës ndahet në pjesë të jashtme dhe të brendshme. Pjesa e brendshme e bërthamës zakonisht përmban mbetje të L-glicero-O-mannoheptozës dhe acidit 2-keto-3-deoksioktonik (KDO). KDO përmban 8 atome karboni dhe nuk gjendet pothuajse askund tjetër në natyrë.
Përveç lipopolisaharideve, muri i jashtëm i baktereve gram-negative përfshin gjithashtu proteina (membrana e jashtme është ¾ LPS, dhe vetëm ¼ është përbërës proteinik). Këto proteina, së bashku me LPS, formojnë komplekse protein-lipopolisakaride të madhësive dhe peshave molekulare të ndryshme. Janë këto komplekse që quhen endotoksina bakteriale. Preparatet e pastruara që përdoren si standarde janë pa fragmente peptide dhe përfaqësojnë një preparat të pastër të lipopolisaharidit. Megjithatë, termi "endotoksina bakteriale" përdoret po aq mirë për endotoksinat natyrale që shfaqen në tretësirë si rezultat i shkatërrimit të baktereve dhe për përgatitjet e pastra LPS.
Muri i jashtëm i një bakteri gram-negativ mund të përmbajë deri në 3.5 milionë molekula LPS. Pas vdekjes së saj, të gjithë përfundojnë në zgjidhje. Endotoksinat e baktereve gram-negative mbeten molekula biologjikisht aktive edhe pas vdekjes së baktereve. Molekula e endotoksinës është e qëndrueshme ndaj temperaturës dhe përballon lehtësisht ciklin e sterilizimit të autoklavës. Madhësia e vogël e molekulave të endotoksinës i lejon ato të kalojnë lehtësisht përmes membranave të përdorura për sterilizimin e solucioneve (0,22 mikron). Prandaj, endotoksinat mund të jenë të pranishme në forma të përfunduara dozimi, madje edhe ato të prodhuara në kushte aseptike dhe që i nënshtrohen sterilizimit përfundimtar.
Endotoksinat bakteriale janë pirogjenë jashtëzakonisht aktivë (të fortë). Për zhvillimin e një sulmi febrile, prania e endotoksinave bakteriale në tretësirën e infuzionit në një përqendrim prej 1 ng/ml (rreth 10 EU/ml) është e mjaftueshme. Pirogjenët e tjerë janë më pak aktivë dhe për zhvillimin e një reagimi pirogjenik përqendrimi i tyre duhet të jetë 100-1000 herë më i lartë. Në mënyrë tipike, termat "pirogjene" dhe "endotoksina" përdoren në mënyrë të ndërsjellë dhe, megjithëse jo të gjithë pirogjenët janë endotoksina, më të rëndësishmet janë endotoksinat e baktereve gram-negative.
