Кіріспе
Бактериялардың жасушаларды жоятын немесе бұзатын токсині.
Экзотоксин – бактериялар бөліп шығаратын токсин. Экзотоксин жасушаларды жою арқылы немесе қалыпты жасушалық метаболизмді бұзу арқылы иесіне зиян келтіруі мүмкін. Олардың әсері өте күшті және иесіне ауыр зақымдар келтіруі мүмкін. Экзотоксиндер бөлінуі мүмкін, немесе эндотоксиндерге ұқсас, жасушаның лизисі кезінде шығарылуы мүмкін. Грам-теріс патогендер липополисахарид эндотоксинін және кейбір вируленттілік ақуыздарын, сондай-ақ басқа да токсиндерді шектеуші мембранада ішкі-везикулярлы мазмұн ретінде бөліп шығарады, осылайша еурокариоттардың мембраналық трафигіне бұрыннан белгісіз жаңа өлшем қосады, бұл хост-патоген интерфейсінде өте активті. Олар жергілікті немесе жүйелік әсер ете алады. Белгілі экзотоксиндерге мыналар жатады: Clostridium botulinum бактериясы өндіретін ботулиновый токсині; дифтерияның өмірге қауіпті белгілері кезінде Corynebacterium diphtheriae бактериясы өндіретін токсин; Clostridium tetani бактериясы өндіретін тетаноспасмин. Экзотоксиндердің көпшілігінің уытты қасиеттерін токсоид алу үшін жылумен немесе химиялық өңдеу арқылы жоюға болады. Бұл препараттар антигендік ерекшелігін сақтайды және антитоксиндерді өндіру үшін қолданылуы мүмкін, ал дифтерия және тетанус токсоидтары вакцина ретінде пайдаланылады. Экзотоксиндер иммундық жүйе өндіретін антиденелерге сезімтал, бірақ кейбір экзотоксиндер соншалықты улы, олар иммундық жүйе оларға қарсы қорғаныс құрастыруға үлкермес бұрын иесі үшін өлімге әкелуі мүмкін. Мұндай жағдайларда антитоксин, антиденелерді қамтитын антисером, кейде пассивті иммунитет беру үшін инъекциялануы мүмкін.
I тип: жасуша бетінде белсенді
І типтегі токсиндер жасуша бетіндегі рецепторға байланысып, жасуша ішіндегі сигналдық жолдарды қосады. Төменде екі мысал берілген.
Суперантигендер
Суперантигендер бірнеше бактериялармен өндіріледі. Ең жақсы зерттелген суперантигендер – токсикалық шок синдромын қоздыратын Staphylococcus aureus және Streptococcus pyogenes штаммдарының өндіретін заттары. Суперантигендер антиген ұсынатын жасушалардағы MHC II класты ақуызды, Т жасушаларының бетіндегі нақты Vβ тізбегіне ие Т жасуша рецепторымен байланыстырады. Осының салдарынан барлық Т жасушаларының 50%-ға дейін белсендіріледі, бұл қабынуға қарсы цитокиндердің көп мөлшерде шығарылуына алып келеді, олар токсикалық шок симптомдарын тудырады.
Жылу тұрақтылығы бар энтеротоксиндер
Кейбір E. coli штамдары жылуға төзімді энтеротоксиндер (СТ) өндіреді, олар 100°C температурадағы жылумен өңдеуге шыдайтын шағын пептидтер. Әртүрлі ST түрлері жасуша бетіндегі әртүрлі рецепторларды таниды, соның салдарынан әртүрлі ішкі жасуша сигналдау жолдарына әсер етеді. Мысалы, STa энтеротоксиндері мембранаға байланысқан гуанилат циклазаға байланып, оны белсендіреді, бұл циклдік GMP-ның жасуша ішінде жиналуына және бірнеше сигналдау жолдарына әсер етеді. Бұл процестер ішек жасушаларынан электролиттер мен судың жоғалуына алып келеді.
II тип: мембранаға зақым келтіру
Мембранаға зиян келтіретін токсиндер in vitro жағдайында гемолизин немесе цитолизин активтілігін көрсетеді. Дегенмен, инфекция кезінде токсиндердің басты функциясы жасуша лизисін тудыру болмауы мүмкін. Токсин концентрациясы төмен болғанда, жасуша лизисі байқалмай, ие жасушаның сигналдық жүйесін өзгерту сияқты әлсіз әсерлер көрінуі мүмкін. Мембранаға зиян келтіретін токсиндер екі категорияға бөлінеді: каналдар құратын токсиндер және мембранаға фермент ретінде әсер ететін токсиндер.
Энзимдік белсенді токсиндер
Мысалы, C. perfringens бактериясының α токсині газды гангренаны тудырады; α токсині фосфолипаза активтілігіне ие.
III тип: жасушааралық
III типтегі экзотоксиндер жасушаға ену жолына немесе ішке түскеннен кейінгі әрекет ету механизміне қарай жіктелуі мүмкін.
Кіру тәсілі бойынша
Ұяшық ішіндегі токсиндер өз әсерін тигізу үшін нысана жасушаның цитоплазмасына енуі керек. Кейбір бактериялар токсиндерді өз цитоплазмасынан нысана жасушаның цитоплазмасына ине тәрізді құрылым арқылы тікелей жеткізеді. Yersinia бактериясының III типті секрециялық аппараты арқылы нысана жасушаларға енгізілетін эффектор ақуыздары – осының бір мысалы. Ұяшық ішіндегі токсиндердің тағы бір тобы – АВ токсиндері. "B" кішібірлігі (байланыстырушы) жасушалық мембранадағы нысана аймақтарына жабысады, ал "A" кішібірлігі (белсенді) мембрана арқылы өтіп, жасуша ішіндегі биомеханизмдерге әсер ететін ферменттік функцияға ие. Осы A кішібірлігінің белсенділігінің кең таралған мысалы – ADP рибосиляциясы, онда A кішібірлігі белоктағы белгілі бір қалдықтарға ADP рибоза тобының қосылуын катализдейді. Бұл токсиндердің құрылымы арнайы вакциналар мен емдеу әдістерін жасауға мүмкіндік береді. Денеге зиян келтірмейтін "B" кішібірлігіне белгілі бір қосылыстарды қосуға болады, оны дене таниды және иммундық жауапты тудырады. Бұл организмге кейін кездесетін зиянды токсинді анықтап, ол қонаққа зиян келтірмес бұрын жоюға мүмкіндік береді. Осы типтегі токсиндерге холера токсині, көк жөтел токсині, Шига токсині және E. coli бактериясынан алынған жылуға тұрақсыз энтеротоксин жатады.
Механизм бойынша
Ұяшыққа енгеннен кейін көптеген экзотоксиндер эукариоттық рибосомаларда (әсіресе 60S) ақуыз синтезінің тежегіштері ретінде әрекет етеді. (Рибосома құрылымы – эукариоттар мен прокариоттар арасындағы маңызды айырмашылықтардың бірі, және белгілі бір жағдайда бұл экзотоксиндер клиндамицин сияқты антибиотиктердің бактериялық баламасы болып табылады.) Кейбір экзотоксиндер ақуыз синтезін тежеу үшін рибосомаға тікелей әсер етеді. Мысалы, Шига токсині. Басқа токсиндер 2-ші ұзарту факторына әсер етеді. Дифтерия токсині жағдайында EF2 АДФ-рибозилануға ұшырайды және ақуыздың ұзартылуына қатыса алмайды, нәтижесінде жасуша өледі. Псевдомонас экзотоксині де ұқсас әрекет етеді. Басқа жасушаішілік токсиндер ақуыз синтезін тікелей тежемейді. Мысалы, холера токсині АДФ-рибозилап, тіндік аденилат циклазасын белсендіріп, цАМП концентрациясын арттырады, бұл нәтижесінде жұқа ішек қабығынан үлкен мөлшерде сұйықтық пен электролиттердің шығуына және өмірге қауіпті диареяға әкеледі. Тағы бір мысал – қықыру токсині.
Жасуша сыртындағы матрицаның зақымдануы
Бұл "токсиндер" бактериялардың одан әрі таралуына жағдай жасайды, соның салдарынан тіндік инфекциялар тереңдей түседі. Мысалы, гиалуронидаза мен коллагеназа. Дегенмен, бұл молекулалар – әртүрлі организмдер бөліп шығаратын ферменттер және оларды әдетте токсиндер деп санамайды. Олар көбінесе вируленттілік факторлары деп аталады, себебі олар организмдерге жануарлар тіндеріне тереңірек енуге мүмкіндік береді.
Емдеу
Экзотоксиндер вакцина жасау үшін қолданылған. Бұл процесте токсин белсенділігінен айырылады, нәтижесінде токсинмен байланысты ауруды тудырмайтын және жақсы қабылданатын токсоид пайда болады. Токсоидтық вакцинаның кеңінен қолданылатын түрі – DPT вакцинасы, ол балалық шақта бірнеше рет, адъюванттар мен күшейткіштермен бірге ұзақ мерзімді иммунитет үшін салынады. Токсоидтармен вакцинация экзотоксиндерге қарсы антиденелерді өндіреді, бұл иммундық жадты қалыптастырып, келесі инфекциялардан қорғауды қамтамасыз етеді. DPT вакцинациясы ісіну, қызарту және қызба сияқты қосалқы әсерлерге алып келуі мүмкін және кейбір топтар үшін қолдануға болмайды. Токсин жасуша ішіне сіңгеннен кейін қатерлі жасушалар жойлады. Pseudomonas aeruginosa бактериясы шығаратын рекомбинантты экзотоксин А-ның бірнеше нұсқалары ісік өсуіне қарсы клиникалық сынақтардан өтті, бірақ АҚШ-тың Азық-түлік және дәрі-дәрмек басқармасы (FDA) әлі мақұлдаған жоқ. Иммундық жүйенің қатерлі ісігі – терідегі Т-жасушалы лимфоманы емдеу үшін дифтерияның рекомбинантты экзотоксині FDA-мен мақұлдалды. Рекомбинантты экзотоксиндерді қолдану арқылы емдеудің клиникалық тиімділігін арттыру мақсатындағы қосымша зерттеулер жалғасуда.