Кіріспе
Шига токсиндері – екі негізгі тобы бар, Stx1 және Stx2, және ламбдоидты профагтар геномының құрамына кіретін гендер арқылы өндірілетін туысқан токсиндер отбасы. Токсиндер, Shigella dysenteriae бактериясы тудыратын дизентерияның бактериялық тегін алғаш рет сипаттаған Киёши Шиганың құрметіне аталған. Шигаға ұқсас токсин (SLT) – Escherichia coli бактериясы өндіретін ұқсас немесе бірдей токсиндерді тарихи түрде атауға қолданылған термин. Шига токсинінің ең көп таралған көздері – S. dysenteriae бактериясы және Escherichia coli (STEC) бактериясының O157:H7 және O104:H4 серотиптері сияқты кейбір серотиптері.
Shiga toxins are a family of related toxins with two major groups, Stx1 and Stx2, expressed by genes considered to be part of the genome of lambdoid prophages. The toxins are named after Kiyoshi Shiga, who first described the bacterial origin of dysentery caused by Shigella dysenteriae. Shiga like toxin (SLT) is a historical term for similar or identical toxins produced by Escherichia coli. The most common sources for Shiga toxin are the bacteria S. dysenteriae and some serotypes of Escherichia coli (STEC), which includes serotypes O157:H7, and O104:H4.
Номенклатура
Микробиологтар Шига токсинін сипаттау үшін көптеген терминдерді қолданады және бірнеше ерекше түрлерін ажыратады. Осы терминдердің көпшілігі бір-бірін алмастырып қолданылады. Шига токсинінің 1 және 2 типтері (Stx 1 және 2) – кейбір E. coli штамдары өндіретін Шига токсиндері. Stx 1, Shigella spp. токсинімен бірдей немесе бір ғана аминқышқылымен ғана ерекшеленеді. Stx 2, Stx 1 тізбегімен 56% гомологияға ие. Цитотоксиндер – Stx үшін көне атау – кең мағынада қолданылады. Вероцитотоксиндер/веротоксиндер – Stx үшін сирек қолданылатын термин, ол Vero жасушаларының Stx-қа жоғары сезімталдығынан туындаған. Шигаға ұқсас токсиндер термині – тағы бір ескірген термин, Шига және Шигаға ұқсас токсиндердің бірдей екендігі түсінілгенге дейін пайда болған.
Тарих
Токсиннің аты 1897 жылы S. dysenteriae-ні ашқан Киёши Шиганың есімімен аталған. Е. coli нұсқасындағы токсин, мәдени ортада Vero жасушаларын (африкалық жасыл маймылдың бүйрек жасушалары) өлтіру қабілетіне байланысты "веротоксин" деп аталды. Біраз уақыттан кейін, веротоксин Шига токсинімен ұқсас болғандықтан, Шигаға ұқсас токсин деп аталды. Кейбір зерттеушілер Шигаға ұқсас токсинді кодтайтын геннің H 19B немесе 933W сияқты токсинді өзгертетін ламбдоид бактериофагтан, бактерияның хромосомасына трансдукция арқылы енгенін болжады. E. coli-ның әртүрлілігін зерттеу филогенетикалық тұрғысынан қарағанда, Shiga токсинінің E. coli-ның белгілі бір штаммдарына салыстырмалы түрде оңай жұққан болуы мүмкін, себебі Shigella өзі Escherichia-ның кіші түрі; шындығында, дәстүрлі түрде E. coli деп саналатын кейбір штаммдар (осы токсинді өндіретіндері де бар) шын мәнінде осы тектің құрамына жатады. Shigella dysenteriae, типтік E. coli-ге қарағанда жақын туыс болғандықтан, осы штаммдар S. dysenteriae-ге ұқсас токсиндерді өндіруі ерекше жайт емес. Микробиологияның дамуымен, номенклатурадағы тарихи өзгерістер (ғылымның әртүрлі орындарда біртіндеп дамуының нәтижесінде туындаған) осы молекулалардың барлығын "әр түрлі токсиндер" емес, "бір токсиннің түрлері" ретінде тануға мүмкіндік береді.
Беріліс
Токсин жасуша бетіндегі өте нақты рецепторларға байланысып, жасушаға енуі үшін қажет. Ірі қара, шошқа және бұғы сияқты осы рецепторларды тасымайтын түрлер токсигенді бактерияларды ешқандай зиянсыз әсерсіз көтере алады, оларды нәжістерімен шығарып, одан олар адамдарға таралуы мүмкін.
Клиникалық маңызы
Шига токсинін жұтқанда іш ауруымен қатар сулы диарея да пайда болады. Өмірге қауіпті ауыр жағдайлар геморрагиялық колитпен (ГК) сипатталады. Токсин гемолитикалық-уремиялық синдроммен байланысты. Ал Shigella түрлері дизентерияға себеп болатын шигелла энтеротоксиндерін өндіреді. Токсин асқазан-ішек жолы, бүйрек және өкпедегі сияқты ұсақ қан тамырларына тиімді, бірақ артериялар немесе ірі тамырлар сияқты үлкен тамырларға тиімсіз. Токсиннің нақты нысанасы гломеруланың тамырлық эндотелиі болып көрінеді. Бұл бүйректің маңызды функциясы – сүзу құрылымы. Бұл құрылымдардың бұзылуы бүйрек жеткіліксіздігіне және көбінесе өлімге алып келетін, сондай-ақ жиі мүгедектікке ұшырататын гемолитикалық-уремиялық синдромның дамуына әкеледі. Шига токсинімен тамақтану көбінесе өкпе және жүйке жүйесіне де әсер етеді.
Механизм
Токсиннің B-кішібірліктері клетка мембранасының гликолипидтік глоботриаозилцерамид (Gb3) деп аталатын компонентіне байланысады. B-кішібірлігінің Gb3-қа байланысуы тар түтікшелі мембраналық инвагинацияларды тудырады, бұл бактериялардың жасушаға сіңірілуі үшін ішкі мембраналық түтікшелердің қалыптасуына әкеледі. Бұл түтікшелер жасуша иесіне сіңірілу үшін маңызды. Шига токсині (поралар жасамайтын токсин) Гольджи желісі және эндоплазмалық тор (ЭР) арқылы цитозолға беріледі. Гольджиден токсин ЭР-ға тасымалданады. Шига токсиндері мақсатты жасушалардағы белок синтезін, әйгілі өсімдік токсині рицинге ұқсас механизм арқылы тежейді. Макропиносома арқылы жасушаға енгеннен кейін, пайдалы жүктеме (A-кішібірлігі) рибосоманың 60S суббірлігінің 28S РНК-сынан белгілі бір аденин нуклеобазасын бөліп алады, осылайша белок синтезін тоқтатады. Олар негізінен қан тамырларының қабығына, қан тамырларының эндотелийіне әсер ететіндіктен, қабықтың бұзылуы және қан кету пайда болады. Бірінші реакция көбінесе қанды диарея болып табылады. Себебі Шига токсині көбінесе ластанған тамақ немесе су арқылы түседі. Бактериялық Шига токсині асқазан қатерлі ісігін емдеу үшін мақсатты терапия ретінде қолданылуы мүмкін, өйткені бұл ісік Шига токсинінің рецепторын білдіреді. Осы мақсатта, спецификалық емес химиотерапиялық препарат B-кішібірлігіне конъюгацияланады, осылайша ем кезінде тек ісік жасушалары ғана жойылса, сау жасушалар зардап көрмейді.
Құрылымы
Токсин екі кіші бірлікten тұрады – А (мол. салмағы 32000 Да) және В (мол. салмағы 7700 Да) – және ол AB5 токсиндерінің бірі. В кіші бірлігі – бұл жас ұяшықтағы нақты гликолипидтерге, атап айтқанда глоботриазилцерамидке (Gb3) байланысатын пентамер. Содан кейін А бөлігі екіге бөлінеді. А1 компоненті рибосомаға байланысып, ақуыз синтезін бұзады. Stx 2, Stx 1-ге қарағанда 400 есеге уыттырақ (егештердегі LD50 арқылы өлшенгенде) екені анықталды. Gb3 белгісіз себептермен бүйрек эпителий тіндерінде көп мөлшерде кездеседі, бұл Шига токсинінің бүйрекке зиян келтіруіне себеп болуы мүмкін. Gb3 сондай-ақ орталық нерв жүйесі нейрондары мен эндотелийінде де табылады, бұл нейротоксикалық әсерге алып келуі мүмкін. Stx 2 өз рецепторы GB3-тің экспрессиясын арттырып, нейрондық дисфункцияларды тудырады дегені де мәлім.