В одне з царств живої природи входять одноклітинні живі організми, виділені у відділ Бактерії. Більшість їх видів виробляють особливі хімічні сполуки – екзотоксини і ендотоксини. Їх класифікація, властивості і вплив на організм людини будуть вивчені в даній статті.

Що таке токсини

Речовини (в основному білкової або липополисахаридной природи), виділювані бактеріальною клітиною в міжклітинну рідину після її загибелі – це бактеріальні ендотоксини. Якщо живий прокариотический організм продукує отруйні речовини в клітину хазяїна, то в мікробіології такі сполуки називають екзотоксинами. Вони надають руйнівну дію на тканини і органи людини, а саме: інактивують ферментативний апарат на клітинному рівні, порушують обмін речовин. Ендотоксин – це отрута, що надає ушкоджувальна дія на живі клітини, причому концентрація його може бути дуже малої. У мікробіології відомо близько 60 сполук, що виділяються бактеріальними клітинами. Розглянемо їх більш докладно.

Липополисахаридная природа бактеріальних отрут

Вченими встановлено, що ендотоксин - це продукт розщеплення зовнішньої мембрани грамнегативних бактерій. Він являє собою комплекс, який складається із складного вуглеводу і ліпіду, що взаємодіє з конкретним видом клітинних рецепторів. Таке з'єднання складається з трьох частин: ліпіду А, молекули олігосахариду та антигену. Саме перший компонент, потрапляючи в кров, викликає найбільший пошкоджуючий ефект, що супроводжується всіма ознаками важкого отруєння: диспептичними явищами, гіпертермією, ураженнями центральної нервової системи. Зараження крові ендотоксинами відбувається настільки стрімко, що в організмі розвивається септичний шок.


Ще один структурний елемент, що входить в ендотоксин – це олігосахарид, що містить гептозу – C 7 H 14 O 7 . Вступаючи в кров'яне русло, центральний дисахарид також може викликати інтоксикацію організму, але в більш легкій формі, ніж разі попадання в кров ліпіду А.

Наслідки впливу ендотоксинів на організм людини

Найбільш поширеними наслідками дії бактеріальних отрут на клітини є тромбогеморрагіческій синдром і септичний шок. Перший вид патології виникає внаслідок надходження у кров речовин – токсинів, що знижують її згортання. Це призводить до численних пошкоджень органів, що складаються з сполучної тканини паренхіми, таких, наприклад, як легені, печінка, нирки. В їх паренхімі відбуваються множинні крововиливи, а у важких випадках – кровотечі. Інший вид патології, що виникає в результаті дій бактеріальних отрут – це септичний шок. Він призводить до порушень крово - і лімфообігу, наслідками якого є порушення транспортування кисню і поживних речовин до життєво важливих органів і тканин: головного мозку, легень, нирок, печінки. У людини різко наростають загрозливі для життя симптоми, такі як стрімке падіння кров'яного тиску, гіпертермія і швидко розвивається гостра серцево-судинна недостатність. Термінове медичне втручання (проведення гормональної та антибіотикотерапії) купірує дію ендотоксину і швидко виводить його з організму.

Відмітні особливості екзотоксинів

Перш ніж з'ясувати специфіку цього виду бактеріальних отрут, нагадаємо, що ендотоксин – це один з компонентів лізату клітинної стінки загиблої грамнегативної бактерії. Екзотоксини синтезуються живими прокариотическими клітинами: як грампозитивними, так і грамнегативними. З точки зору хімічної будови, вони є виключно білками з невеликою молекулярною масою. Можна сказати, що основні клінічні прояви, що виникають у процесі інфекційних хвороб, викликані саме уражаючу дію екзотоксинів, які утворюються внаслідок метаболізму самої бактерії. Мікробіологічними дослідженнями доведена більш висока вірулентність цього виду бактеріальних отрут, порівняно з ендотоксинами. Збудники правця, кашлюку, дифтерії виробляють отруйні речовини білкової природи. Вони мають термолабильностью і руйнуються при нагріванні в діапазоні від 70 до 95 градусів Цельсія протягом 12-25 хвилин.

Види екзотоксинів

Класифікація такого типу бактеріальних отрут побудована за принципом їх впливу на структури клітини. Наприклад, розрізняють мембранотоксини, вони руйнують оболонку клітини господаря або порушують дифузію і активний транспорт іонів, що проходять через мембранний бислой. Також існують цитотоксини. Це отрути, діють на гиалоплазму клітини і порушують реакції асиміляції і дисиміляції, що протікають в клітинному метаболізмі. Інші з'єднання – отрути «працюють», як ферменти, наприклад, гіалуронідаза (нейроминидаза). Вони пригнічують роботу імунної системи людини, тобто інактивують вироблення В лімфоцитів, моноцитів і макрофагів в лімфатичних вузлах. Так протеази руйнують захисні антитіла, а лецитиназа розщеплює лецитин, що входить до складу нервових волокон. Це призводить до порушення проведення биоимпульсов, і, як наслідок, до зниження іннервації органів і тканин.
Цитотоксини можуть діяти як детергенти, при цьому відбувається руйнування цілісності ліпідного шару мембрани клітини господаря. Більше того, вони здатні руйнувати як окремі клітини організму, так і їх асоціати – тканини, викликаючи утворення біогенних амінів, які є продуктами метаболічних реакцій і проявляють токсичні властивості.

Механізм дії бактеріальних отрут

Мікробіологічними дослідженнями встановлено, що ендотоксин – це комплексна структура, що містить 2 молекулярних центру. Перший прикріплює отруйна речовина до специфічного рецептора клітини, а другий, розщеплюючи її мембрану, потрапляє безпосередньо в гиалоплазму клітини. В ній токсин блокує реакції обміну речовин: біосинтез білків, що відбувається в рибосомах, синтез молекул АТФ, здійснюваний мітохондріями, реплікації нуклеїнових кислот. Висока вірулентність бактеріальних пептидів, з точки зору хімічної будови їх молекул, пояснюється тим, що деякі локуси токсину маскуються під просторову структуру речовин в клітині, таких як нейромедіаторів, гормонів та ферментів. Це дозволяє токсину «обходити систему клітинної захисту» і стрімко проникати в її цитоплазму. Таким чином, клітина виявляється беззбройною перед бактеріальною інфекцією, так як втрачає здатність до утворення власних захисних речовин: інтерферону, гамма-глобулінів, антитіл. Потрібно зазначити, що властивості ендотоксинів і екзотоксинів схожі в тому, що обидва виду бактеріальних отрут впливають на конкретні клітини організму, тобто володіють високою специфічністю.