Природа и локализация эндотоксинов
Эндотоксины — это сложные химические соединения, попадающие в макроорганизм только после гибели и разрушения бактериальной клетки. Генетический контроль их образования осуществляют гены хромосом и специфические плазмиды (Col, F, R), в структуру которых часто включаются tox-транспозоны или фаги.
По химической природе классический эндотоксин — это липополисахарид (ЛПС). Он выступает базовым структурным компонентом внешней мембраны практически всех грамотрицательных бактерий (как патогенных, так и непатогенных). Биологическая активность этой молекулы определяется лишь одним её фрагментом — гидрофобным компонентом, который называется липид А.
Патофизиология дозозависимых эффектов ЛПС
Механизм активации патологического процесса при контакте с липополисахаридами имеет четкую последовательность. Попадая в организм, ЛПС воздействуют на фагоциты. Активированные клетки начинают лавинообразный синтез биологически активных веществ (БАВ): интерлейкинов (ИЛ-1, ИЛ-6, ИЛ-8), фактора некроза опухоли (ФНО), фактора, активирующего тромбоциты, и оксида азота (NO).
Клинические проявления зависят от уровня синтезированных БАВ:
- Низкий уровень: вызывает избирательное, локальное повреждение тканей. Это классический сценарий развития воспаления.
- Умеренно повышенный уровень: возникают системные реакции, ответ острой фазы и лихорадка.
- Высокий уровень: концентрация БАВ становится критической. Развивается нарушение жизнедеятельности с полиорганной недостаточностью (страдают сердце, дыхательная система, почки), глубокий коллапс и жизнеугрожающий эндотоксиновый шок.
Экзотоксины: классификация и этапы клеточного поражения
В отличие от ЛПС, экзотоксины активно выделяются (секретируются) живыми микроорганизмами в окружающую среду в процессе их жизнедеятельности. Их главная черта — исключительно высокая специфичность действия. Именно они обеспечивают развитие характерных синдромов, по которым узнают конкретного возбудителя (ботулизм, столбняк, дифтерия).
По характеру действия на эукариотические клетки экзотоксины делятся на две группы:
- Действующие на поверхностную мембрану: повышают её проницаемость и вызывают деструкцию цитолеммы.
- Влияющие на внутриклеточные структуры: имеют сложную бинарную организацию из рецепторной и каталитической частей.
Процесс поражения клетки внутриклеточным экзотоксином протекает в четыре этапа:
- Взаимодействие: рецепторная часть токсина связывается со специфическим рецептором на мембране клетки.
- Интернализация: комплекс «токсин-рецептор» инвагинирует (впячивается), образует везикулу и поступает в цитозоль.
- Транслокация: везикула с токсином перемещается в цитозоле.
- Внутриклеточные эффекты: каталитическая субъединица осуществляет ферментативную модуляцию (повреждение) структуры мишени.
Чтобы легко запомнить разницу в механизмах выделения: ЭКЗОтоксины — ЭКСпортируются живой бактерией наружу в процессе жизнедеятельности. ЭНДОтоксины — спрятаны внутри мембраны и выходят наружу только при разрушении клетки.
Вопросы с занятий и экзамена
Что является главным фактором патогенности грамотрицательных бактерий при их массовой гибели?
При разрушении грамотрицательных бактерий высвобождаются липополисахариды (ЛПС), являющиеся компонентом их внешней мембраны. Биологическая активность этого процесса полностью определяется гидрофобным компонентом ЛПС — липидом А.
Какова роль фагоцитов в патогенезе эндотоксинового шока?
Фагоциты первыми реагируют на появление липополисахаридов. Под воздействием ЛПС они начинают избыточный синтез биологически активных веществ (интерлейкинов, ФНО, оксида азота), высокие концентрации которых и провоцируют развитие шока и полиорганной недостаточности.
Зачем внутриклеточному экзотоксину нужны две разные функциональные части?
Каждая часть выполняет свою строгую задачу. Рецепторная часть необходима для первичного связывания со специфическим рецептором на мембране клетки, а каталитическая часть отвечает за непосредственное ферментативное повреждение внутриклеточных структур после проникновения в цитозоль.
Что ещё разобрать по теме
- Роль плазмид (Col, F, R) и tox-транспозонов в генетическом контроле синтеза токсинов.
- Механизмы деструкции цитолеммы экзотоксинами, действующими на поверхностную мембрану.
- Специфические внутриклеточные мишени при ботулизме, столбняке и дифтерии.
- Каскад синтеза интерлейкинов (ИЛ-1, ИЛ-6, ИЛ-8) и ФНО при активации фагоцитов.
- Патофизиология полиорганной недостаточности (сердечной, дыхательной, почечной) при высоких дозах ЛПС.
Разберите тему целиком в курсе «Патофизиология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Бактериальные токсины» и ещё 4 913 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 133 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Глава 7. Инфекционный процесс»
Бесплатные видеоуроки: патофизиологияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.