Jedno od kraljevstava žive prirode uključuje jednostanične žive organizme, dodijeljene odjelu za bakterije. Većina njihovih vrsta proizvodi posebne kemijske spojeve - egzotoksine i endotoksine. Njihova klasifikacija, svojstva i utjecaj na ljudsko tijelo će se proučavati u ovom članku.
Što su otrovi
Tvari (uglavnom proteinske ili lipopolisaharidne prirode) koje bakterijska stanica izlučuje u međustaničnu tekućinu nakon svoje smrti su bakterijski endotoksini. Ako živi prokariotski organizam proizvodi otrovne tvari u stanicu domaćina, tada se u mikrobiologiji takvi spojevi nazivaju egzotoksini. Imaju destruktivni učinak na ljudska tkiva i organe, naime: inaktiviraju enzimski aparat na staničnoj razini, remete metabolizam. Endotoksin je otrov koji štetno djeluje na žive stanice, a njegova koncentracija može biti vrlo mala. U mikrobiologiji je poznato oko 60 spojeva koje luče bakterijske stanice. Razmotrite ih detaljnije.
Lipopolisaharidna priroda bakterijskih otrova
Znanstvenici su otkrili da je endotoksin produkt cijepanja vanjske membrane gram-negativnih bakterija. To je kompleks koji se sastoji od složenih ugljikohidrata i lipida koji su u interakciji sa specifičnom vrstom staničnog receptora. Takav spoj se sastoji od tri dijela: lipida A, molekule oligosaharida i antigena. Upravo prva komponenta, koja ulazi u krvotok, izaziva najveći štetni učinak, popraćena svim znakovima teškog trovanja: dispeptičkim simptomima, hipertermijom, lezijama središnjeg živčanog sustava. Trovanje krvi endotoksinima događa se tako brzo da se u tijelu razvija septički šok.
Drugi strukturni element uključen u endotoksin je oligosaharid koji sadrži heptozu – C7H14O7. Ulaskom u krvotok središnji disaharid također može uzrokovati opijenost organizma, ali u blažem obliku nego ako lipid A uđe u krvotok.
Posljedice utjecaja endotoksina na ljudski organizam
Najčešći učinci bakterijskih otrova na stanice su trombohemoragijski sindrom i septički šok. Prva vrsta patologije nastaje zbog ulaska u krv tvari - toksina koji smanjuju njegovu koagulabilnost. To dovodi do brojnih oštećenja organa koji se sastoje od vezivnog tkiva – parenhima, kao što su, na primjer, pluća, jetra, bubrezi. U njihovom parenhimu dolazi do višestrukih krvarenja, a u težim slučajevima i krvarenja. Druga vrsta patologijenastao djelovanjem bakterijskih otrova je septički šok. Dovodi do poremećene cirkulacije krvi i limfe, čije su posljedice kršenje transporta kisika i hranjivih tvari do vitalnih organa i tkiva: mozga, pluća, bubrega, jetre.
Osoba ima nagli porast simptoma opasnih po život, kao što su brzi pad krvnog tlaka, hipertermija i brzo razvijajuće akutno kardiovaskularno zatajenje. Hitna medicinska intervencija (hormonska i antibiotska terapija) zaustavlja djelovanje endotoksina i brzo ga uklanja iz tijela.
Prepoznatljive značajke egzotoksina
Prije nego što razjasnimo specifičnosti ove vrste bakterijskih otrova, podsjetimo da je endotoksin jedna od komponenti lizata stanične stijenke mrtve gram-negativne bakterije. Egzotoksine sintetiziraju žive prokariotske stanice, i Gram-pozitivne i Gram-negativne. Što se tiče kemijske strukture, oni su isključivo proteini male molekularne mase. Može se reći da su glavne kliničke manifestacije koje se javljaju u procesu zaraznih bolesti uzrokovane upravo štetnim djelovanjem egzotoksina koji nastaju kao rezultat metabolizma same bakterije.
Mikrobiološke studije su dokazale veću virulentnost ove vrste bakterijskih otrova u usporedbi s endotoksinima. Uzročnici tetanusa, hripavca, difterije proizvode otrovnetvari proteinske prirode. Imaju termolabilnost i uništavaju se kada se zagrijavaju u rasponu od 70 do 95 stupnjeva Celzija tijekom 12-25 minuta.
Vrste egzotoksina
Klasifikacija ove vrste bakterijskih otrova temelji se na principu njihovog djelovanja na stanične strukture. Na primjer, razlikuju se membranski toksini, oni uništavaju membranu stanice domaćina ili ometaju difuziju i aktivni transport iona koji prolaze kroz dvosloj membrane. Tu su i citotoksini. Riječ je o otrovima koji djeluju na hijaloplazmu stanice i remete reakcije asimilacije i disimilacije koje se javljaju u staničnom metabolizmu. Ostali spojevi - otrovi "rade" kao enzimi, na primjer, hijaluronidaza (neurominidaza). Oni potiskuju rad imunološkog sustava čovjeka, odnosno inaktiviraju proizvodnju B limfocita, monocita i makrofaga u limfnim čvorovima. Tako proteaze uništavaju zaštitna antitijela, a lecitinaza razgrađuje lecitin, koji je dio živčanih vlakana. To dovodi do kršenja provođenja bioimpulsa i, kao rezultat, do smanjenja inervacije organa i tkiva.
Citotoksini mogu djelovati kao deterdženti, uništavajući integritet lipidnog sloja membrane stanice domaćina. Štoviše, oni su u stanju uništiti i pojedinačne stanice tijela i njihove suradnike - tkiva, uzrokujući stvaranje biogenih amina, koji su produkti metaboličkih reakcija i pokazuju toksična svojstva.
Mehanizam djelovanja bakterijskih otrova
Mikrobiološke studije su utvrdile da je endotoksin kompleksstruktura koja sadrži 2 molekularna centra. Prvi pričvršćuje otrovnu tvar na specifični stanični receptor, a drugi, cijepajući njegovu membranu, ulazi izravno u staničnu hijaloplazmu. U njemu toksin blokira metaboličke reakcije: biosintezu proteina koja se odvija u ribosomima, sintezu ATP-a koju provode mitohondriji i replikaciju nukleinske kiseline. Visoka virulencija bakterijskih peptida, u smislu kemijske strukture njihovih molekula, objašnjava se činjenicom da se neki lokusi toksina maskiraju kao prostorna struktura tvari u stanici, poput neurotransmitera, hormona i enzima. To omogućuje toksinu da "zaobiđe stanični obrambeni sustav" i brzo prodre u njegovu citoplazmu. Dakle, stanica je nenaoružana protiv bakterijske infekcije, jer gubi sposobnost stvaranja vlastitih zaštitnih tvari: interferona, gama globulina, antitijela. Valja napomenuti da su svojstva endotoksina i egzotoksina slična po tome što obje vrste bakterijskih otrova djeluju na specifične stanice tijela, odnosno imaju visoku specifičnost.