Endotoxiner

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 12 december 2017; kontroller kräver 7 redigeringar .

Endotoxiner  är bakterietoxiska ämnen som är strukturella komponenter i vissa bakterier och frigörs endast under lysis (förfall) av bakteriecellen. Detta skiljer endotoxiner från exotoxiner , lösliga föreningar som utsöndras av en levande bakteriecell.

Det främsta exemplet på endotoxiner är lipopolysackarid eller lipooligosackarid. Gram -negativ bakteriell lipopolysackarid har studerats så omfattande och använts i så stor utsträckning som ett endotoxin att termerna endotoxin och lipopolysackarid ofta används omväxlande.

Strukturen av bakteriella endotoxiner

Bakteriella endotoxiner består av polysackarider och lipidfragment. Polysackaridfragmentet innehåller en O-specifik kedja (O-antigen), som inkluderar en upprepad sekvens av oligosackaridenheter baserade på glykosylrester (upp till 50), såväl som en kärna. Lipid A och den inre kärnan av polysackaridkomponenten av endotoxiner är delvis fosforylerade. Detta leder till att i lösningar med neutralt eller basiskt pH kommer endotoxiner att ha en uttalad negativ laddning (pKa 1,3).

Molekylvikten för monomererna av olika lipopolysackarider kan variera inom ganska vida intervall, vilket förklaras av variationen hos den O-specifika kedjan. Kända endotoxiner med molekylvikter från 2,5 kDa (med en förkortad O-specifik kedja) till 70 kDa (med en mycket lång O-specifik kedja). De flesta av lipopolysackariderna har en molekylvikt på 10 till 20 kDa.

Det bör emellertid noteras att monomera lipopolysackarider kan bilda supramolekylära strukturer på grund av opolära interaktioner mellan lipid-"svansar", såväl som på grund av bildandet av "tvärbindningar" av fosfatgrupper av tvåvärda katjoner. Sålunda kan endotoxiner i vattenlösningar aggregera till lamellära, kubiska eller inverterade hexagonala strukturer såsom miceller eller vesiklar. Diametern på sådana strukturer når 0,1 μm, och molekylvikten är 1000 kDa. Bivalenta katjoner, såsom Ca 2+ och Mg 2+ , bidrar till bildandet av supramolekylära strukturer, medan detergenter, EDTA och proteiner tvärtom flyttar jämvikten mot bildandet av monomera former.

O-antigen

Den O-specifika kedjan är unik för varje prokaryot stam; det bidrar väsentligt till serologisk specificitet genom att inducera ett immunsvar hos människor och djur.

Kärna

Huvudbeståndsdelarna i kärnan är heptosrester (hexapyranos i den yttre delen av kärnan och L-glycero-D-mannoheptos i den inre delen), samt 2-keto-3-deoxioktonsyragruppen.

Lipid A

Lipidfragmentet av endotoxiner eller lipid A är den minst variabla och mest konserverade delen. Lipid A är ansvarig för endotoxisk aktivitet. Det manifesterar sig i att stimulera produktionen och frisättningen av granulocyter och makrofager av endogena mediatorer, såsom bioaktiva lipider, NO, cytokiner (till exempel interleukin-1). Stora koncentrationer av sådana mediatorer i kroppen kan leda till många olika patofysiologiska reaktioner, såsom feber, leukopeni, takykardi, hypotoni, disseminerad intravaskulär koagulation, etc. [1]

Endotoxinagression

Närvaron av en glykolipid i molekylen av endotoxiner av olika ursprung bestämmer gemensamma för deras biologiska egenskaper. Fysiologiska koncentrationer av endotoxin fluktuerar inom ett mycket brett område (från nära noll till 1,0 EU/ml) och har en stadig tendens att öka med åldern. Under fysiologiska förhållanden bär 5-7% av cirkulerande leukocyter LPS på sin yta. CD14/TLR4/MD2 -receptorkomplexet , som finns på makrofager och många andra kroppsceller, binder LPS.

Resultatet av LPS-reaktionen med makroorganismceller beror på dess koncentration. Måttlig aktivering av celler och system vid låga doser av endotoxin med ökande dos övergår i hyperaktivering, vilket åtföljs av ökad produktion av inflammatoriska cytokiner , ökad aktivering av komplementsystemet och blodkoagulationsfaktorer, vilket kan resultera i utvecklingen av sådana formidabla komplikationer som disseminerad intravaskulär koagulation (DIC), endotoxinchock och akut multipel organsvikt. [2]

Med överdrivet intag av endotoxin i den systemiska cirkulationen under förhållanden med relativ otillräcklighet av LPS-bindande faktorer, såväl som med otillräcklig LPS-utsöndringssystem (främst njurarna), kan endotoxin manifestera sina många patogena egenskaper. Det faktum att överskott av LPS är involverat i patogenesen av olika sjukdomar kallas "endotoxinagression". Orsakerna till utvecklingen av endotoxin-aggression är mycket olika: den vanligaste är stress , såväl som alla patologiska processer som leder till en ökning av permeabiliteten av tarmbarriären (matförgiftning och akuta tarminfektioner, alkoholöverskott och dysbakterios , ovanligt fet och kryddig mat, akuta virusinfektioner, chock, etc. .), portal hypertoni och leversjukdom, kronisk och akut njursvikt (eftersom njurarna är det huvudsakliga LPS-utsöndrande organet). [3] [4]

Enterosorption är en prisvärd och säker metod för att normalisera nivån av endotoxin i blodet. Enterosorbenten i tarmen binder endotoxin och minskar dess inträde genom den enterohematiska barriären. [5] [6]

Andra endotoxiner

Ett exempel på andra endotoxiner än lipopolysackarid är det insekticida deltatoxinet från Gram-positiva Bacillus thuringiensis . Detta toxin är ett protein som syntetiseras av bacillen under sporbildning och bildar kristaller i bakteriesporen. När en växt med sådana sporer äts upp av insektslarver leder proteolys av detta protein till bildandet av en specifik proteinprodukt som införlivas i membranet hos larvernas tarmepitelceller och bildar en katjonkanal, vilket orsakar cellys och celldöd. Delta-toxin är ofarligt för människor, eftersom det kräver specifik aktivering för manifestation av cytotoxicitet.

Endotoxinemi

Närvaron av endotoxiner i blodet kallas endotoxemi. Med ett starkt immunsvar kan endotoxemi leda till septisk chock .

Se även

Anteckningar

  1. ↑ Bykovsky S. N., Gusarov D. A. "Röd" bioteknik: från vetenskap till industri. - Förlaget "Pero", 2017. - 240 sid. - ISBN 978-5-906909-22-0 .
  2. ↑ Yakovlev M. Yu. Dermatovenereology. Nationellt ledarskap / Skripkin Yu. K., Butov Yu. S., Ivanova O. L. - M .: GEOTAR-Media, 2011. - P. 99-110 — 1052 sid. — ISBN 978-5-9704-2305-9 .
  3. ↑ Yakovlev M. Yu. "Endotoxinagression" som en försjukdom eller en universell faktor i patogenesen av sjukdomar och djur // Advances in Modern Biology. - 2003. - T. 123 , nr 1 . - S. 31-40 .
  4. ↑ Yakovlev M. Yu. Beståndsdelar av endotoxinteorin för mänsklig fysiologi och patologi // Human Physiology. - 2003. - T. 29 , nr 4 . - S. 98-109 .
  5. ↑ Chernikhova E. A., Anikhovskaya I. A. Enterosorption som ett viktigt medel för att eliminera kronisk endotoxinagression  // Journal of Human Physiology. - 2006. - T. 33 , nr 3 . - S. 135-136 .
  6. ↑ Shamov B. A. Malanicheva T. G. Korrigering av systemisk endotoxinemi hos barn med atopisk dermatit  // Journal "Attending Doctor". - 2011. - Nr 4 .

Litteratur

Länkar