Тетнус токсині – өте күшті нейротоксин, Clostridium tetani бактериясымен өндіріледі. Симптомдары мен қауіптілігі туралы біліңіз! Тетнус ауруы туралы мағлұмат.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Өте күшті нейротоксин
Extremely potent neurotoxin
Тетнус токсині (TeNT) – Clostridium tetani бактериясының анаэробты жағдайда вегетативтік жасушасы өндіретін, тетанусқа себеп болатын өте күшті нейротоксин. Бұл токсин бактериялардың топырақ ортасындағы қызметіне қатысты белгілі бір функциясы жоқ. Оны спазмогендік токсин, тентоксилизин, тетаноспасмин немесе тетанус нейротоксині деп те атайды. Бұл токсиннің LD50 көрсеткіші шамамен 2,5–3 нг/кг құрайды, бұл оны әлемдегі ең қауіпті токсиндердің бірі етеді, тек ботулинум токсинінен (LD50 2 нг/кг) кейін ғана қалады. Дегенмен, бұл сынақтар тек егеуқұйрықтарда жүргізілген, ал олардың организмдері адамдар мен басқа жануарларға қарағанда токсинге әртүрлі реакция білдіруі мүмкін. C. tetani тіндерді жоятын гемолизин – тетанолизинді де өндіреді.
Tetanus toxin (TeNT) is an extremely potent neurotoxin produced by the vegetative cell of Clostridium tetani in anaerobic conditions, causing tetanus. It has no known function for clostridia in the soil environment where they are normally encountered. It is also called spasmogenic toxin, tentoxilysin, tetanospasmin, or tetanus neurotoxin. The LD50 of this toxin has been measured to be approximately 2.5–3 ng/kg, making it second only to the related botulinum toxin (LD50 2 ng/kg) as the deadliest toxin in the world. However, these tests are conducted solely on mice, which may react to the toxin differently from humans and other animals. C. tetani also produces the exotoxin tetanolysin, a hemolysin, that causes destruction of tissues.
Тарату
Тетанус токсині тіндер аралықтары арқылы лимфалық және қан тамырлары жүйесіне таралады. Ол нейромышектік қосылыстар арқылы жүйке жүйесіне еніп, динеиндерді пайдалана отырып, ретроградты аксональды тасымалдау арқылы жүйке тамырларымен және орталық жүйке жүйесіне (ОЖЖ) жетеді.
Tetanus toxin spreads through tissue spaces into the lymphatic and vascular systems. It enters the nervous system at the neuromuscular junctions and migrates through nerve trunks and into the central nervous system (CNS) by retrograde axonal transport by using dyneins.
Құрылымы
Тетанус токсинінің молекулалық массасы 150 кДа құрайды. Ол tetX генінен бір ақуыз ретінде синтезделеді, кейіннен екі бөлікке бөлінеді: 100 кДа салмақты ауыр немесе B тізбегі және 50 кДа салмақты жеңіл немесе A тізбегі. Тізбектер дисульфидтік байланыс арқылы байланысқан. B тізбегі нейрондық мембранадағы дисиалоганглиозидтерге (GD2 және GD1b) байланысады және ақуыздың осы мембрана арқылы нейронға өтуіне көмектесетін транслокациялық доменді қамтиды. A тізбегі, M27 отбасының мырыш эндопептидазасы, везикуламен байланысты белокқа (VAMP) шабуыл жасайды. Осы ақуызды кодтайтын TetX гені PE88 плазмидінде орналасқан. Бұл белоктың байланыс домені мен пептидаза доменінің бірнеше құрылымдары рентгендік кристаллография әдісімен анықталып, PDB базасына енгізілген.
The tetanus toxin protein has a molecular weight of 150 kDa. It is translated from the tetX gene as one protein which is subsequently cleaved into two parts: a 100 kDa heavy or B chain and a 50 kDa light or A chain. The chains are connected by a disulfide bond. The B chain binds to disialogangliosides (GD2 and GD1b) on the neuronal membrane and contains a translocation domain which aids the movement of the protein across that membrane and into the neuron. The A chain, an M27 family zinc endopeptidase, attacks the vesicle associated membrane protein (VAMP). The TetX gene encoding this protein is located on the PE88 plasmid. Several structures of the binding domain and the peptidase domain have been solved by X ray crystallography and deposited in the PDB.
Клиникалық маңызы
Тетанустың клиникалық көріністері тетанус токсинінің глицин және гамма-аминосүтті қышқылды қоса алғандағы нейротрансмиттерлердің босатылуына кедергі келтіріп, тежеуші импульстарды бұғаттауынан туындайды. Бұл тежеуші нейротрансмиттерлер альфа-моторлық нейрондарды тежейді. Тежеудің әлсіреуі альфа-моторлық нейронның демалыс кезіндегі оқшаулау жиілігінің артуына алып келеді, бұл қатырлықты, қарсылықсыз бұлшықет жиырылуын және спазмды тудырады. Ерекше белгілері: рисус сардоникус (қатаң күлкі), тризмус (әдетте "жақ қысылуы" деп аталады) және опистотон (қатаң, иілісқан арқа). Тітіркенулер пайда болуы мүмкін, сондай-ақ автономды жүйке жүйесі де зақымдануы мүмкін. Тетаноспазмин синапстық көпіршіктердің синаптбровин II деп аталатын құраушысын таңдап кесіп, нейротрансмиттерлердің босатылуын болдырмайды. Тежеудің жоғалуы омыртқа миының бүйірлік сұр затындағы преганглиондық симпатикалық нейрондарға да әсер етеді, симпатикалық гиперактивтілік пен қан айналымындағы жоғары катехоламин деңгейін тудырады. Гипертония және тахикардия гипотониямен және брадикардиямен кезектесе алады. Тетаникалық спазмдар ерекше опистотонос түрінде пайда болуы мүмкін және ұзын сүйектердің сынуына жеткілікті күшті болуы мүмкін. Бет және жақ айманындағы рисус сардоникус пен жақ қысылуы сияқты ерекше ерте симптомдарға алып келетін қысқарақ нервтер бірінші болып тежеледі.
The clinical manifestations of tetanus are caused when tetanus toxin blocks inhibitory impulses, by interfering with the release of neurotransmitters, including glycine and gamma aminobutyric acid. These inhibitory neurotransmitters inhibit the alpha motor neurons. With diminished inhibition, the resting firing rate of the alpha motor neuron increases, producing rigidity, unopposed muscle contraction and spasm. Characteristic features are risus sardonicus (a rigid smile), trismus (commonly known as "lock jaw"), and opisthotonus (rigid, arched back). Seizures may occur, and the autonomic nervous system may also be affected. Tetanospasmin appears to prevent the release of neurotransmitters by selectively cleaving a component of synaptic vesicles called synaptobrevin II. Loss of inhibition also affects preganglionic sympathetic neurons in the lateral gray matter of the spinal cord and produces sympathetic hyperactivity and high circulating catecholamine levels. Hypertension and tachycardia alternating with hypotension and bradycardia may develop. Tetanic spasms can occur in a distinctive form called opisthotonos and be sufficiently severe to fracture long bones. The shorter nerves are the first to be inhibited, which leads to the characteristic early symptoms in the face and jaw, risus sardonicus and lockjaw.
Иммунитет және вакцинация
Тетоноспазминнің өте күшті болуына байланысты, тіпті оның өлімге әкелетін дозасы да иммундық жауапты тудыруға жеткіліксіз болуы мүмкін. Табиғи түрде жұққан тетанус инфекциялары әдетте келесі инфекциялардан қорғау иммунитетін бермейді. Сондықтан иммундау (ол тұрақты емес және белгілі бір уақыт аралығында қайталау қажет) тетанус вакцинасында және кейбір комбинирленген вакциналарда (мысалы, DTP) қолданылатын, токсиннен алынған, қауіпсіз токсоидты пайдаланады.
Due to its extreme potency, even a lethal dose of tetanospasmin may be insufficient to provoke an immune response. Naturally acquired tetanus infections thus do not usually provide immunity to subsequent infections. Immunization (which is impermanent and must be repeated periodically) instead uses the less deadly toxoid derived from the toxin, as in the tetanus vaccine and some combination vaccines (such as DTP).
Эволюция
Тетраноспазминнің жануарларда қалай және неліктен пайда болғаны туралы өте аз жазылған немесе зерттеулер жүргізілген. Токсин жоғары сатыдағы жануарлардағы бұлшықет нейрондарына өте қатаң таңдамалы және плазмид арқылы тасымалданады, бұл иесі бактерияның плазмидті басқа организмнен көлденең гендік алмасу арқылы алғанын білдіреді, бұл плазмидке негіделген көптеген токсиндерге, мысалы, шигатоксинге тән. Тетраноспазмин қазір өте күшті нейротоксин ретінде жіктеліп, оның эволюциялық тегі ерте жануарлар өмірінде мүлдем басқа функция атқарғанын көрсетеді. Оны анаэробты организмдер үнемі тасымалдайды, ал Жердегі ерте өмір әдетте аэробикалық және анаэробтық тыныс алуға қабілетті болды. Адам ДНК-сында анаэробтық тыныс алу үшін қажетті барлық гендер сақталған, мысалы, адам көзінің линза жасушалары әлі де анаэробтық режимде жұмыс істейді. Көптеген төменгі жануарлар, тіпті кейбір сүтқоректілер қыстау кезеңінде анаэробтық тыныс алуға қабілетті. Бұл токсиннен туындайтын спазмдар, токсинға ұшыраған көптеген бауырымен жорғалаушылардың қаңқа бұлшық еттеріндегі жүрек соғысы ритмін имитациялайды және егер организм анаэробтық тыныс алуға ауысса, қыстап жатқан жорғалаушыға қанды айналымды баяу сақтап, эволюциялық артықшылық береді. Бұл теорияны тетанус бактериялары плазмид мембранасының ішінде токсинді жинап, содан кейін плазмид вакуоласын мақсатты тіндерге экзоциттеу арқылы "толтырып, төгу" стратегиясын қолданады деген фактісі қолдайды. Токсин әдетте бірден босатылмайды. Жоғары сүтқоректілер бұл бактерияларды ішек флорасының және ауыз бактерияларының қалыпты құрамы ретінде зиянсыз қабылдайды және ол тек анаэробтық жағдайларда ғана проблема тудырады. Оның бактерияның топырақ және тыңайтқыш болып табылатын ортасында қазірге дейін белгілі бір функциясы жоқ және басқа бәсекелес организмдерге зиянсыз. Ол тек жоғары сатыдағы жануарларға әсер етеді, оларда нейромискулярлық байланыстар бар, сондықтан оның өмірге келуі қазіргі ғылым үшін құпия болып табылады.
Very little has been written or researched on how and why tetanospasmin evolved in animals. The toxin is highly specific to muscular neurons in higher animals and is carried by a plasmid which implies that the host bacterium acquired the plasmid through horizontal gene transfer from another source organism as is the case of most plasmid based toxins such as shigatoxin. Although tetanospasmin is now classified as an extremely potent neurotoxin, its evolutionary origins may indicate it may have served an entirely different function in early animal life. It is routinely carried by anaerobic organisms and early life on earth was typically capable of both aerobic and anaerobic respiration. Human DNA still contains all the genes necessary for anaerobic respiration and one example is the lens cells of the human eye, which still operate in anaerobic mode. Most lower animals, and even some mammals are capable of anaerobic respiration during their hibernation phases. The spasms typically caused by this toxin mimic cardiac rhythms in skeletal muscles in most reptiles exposed to the toxin and would provide an evolutionary advantage to a hibernating reptile by keeping blood moving slowly around the organism while in hibernation mode if the organism switched to anaerobic respiration. This theory is supported by the fact that tetanus bacteria use a "pump and dump" strategy by secreting the toxin inside a plasmid membrane then exocysing the plasmid vacuole into target tissue. The toxin is not immediately released typically. Higher mammals host this bacteria as a common component of intestinal gut flora and mouth bacteria without any ill effects and it only becomes a problem in anaerobic conditions. It has no currently known function in the bacterium's host environment which is soil and manure and is harmless to any competing organisms. It only affects higher animals which have neuro muscular junctions which makes its very existence a mystery to modern science.