یکی از پادشاهی های طبیعت زنده شامل موجودات زنده تک سلولی است که به بخش باکتری ها اختصاص دارد. اکثر گونه های آنها ترکیبات شیمیایی خاصی - اگزوتوکسین ها و اندوتوکسین ها را تولید می کنند. طبقه بندی، خواص و تأثیر آنها بر بدن انسان در این مقاله مورد بررسی قرار خواهد گرفت.
سموم چیست
مواد (عمدتاً با ماهیت پروتئینی یا لیپوپلی ساکارید) که توسط یک سلول باکتری به مایع بین سلولی پس از مرگ ترشح می شود، اندوتوکسین های باکتریایی هستند. اگر یک موجود زنده پروکاریوتی مواد سمی را در سلول میزبان تولید کند، در میکروبیولوژی چنین ترکیباتی اگزوتوکسین نامیده می شود. آنها تأثیر مخربی بر بافت ها و اندام های انسان دارند، یعنی: آنها دستگاه آنزیمی را در سطح سلولی غیرفعال می کنند، متابولیسم را مختل می کنند. اندوتوکسین سمی است که اثر مخربی بر سلول های زنده دارد و غلظت آن می تواند بسیار کم باشد. در میکروبیولوژی حدود 60 ترکیب ترشح شده توسط سلول های باکتریایی شناخته شده است. آنها را با جزئیات بیشتر در نظر بگیرید.
ماهیت لیپوپلی ساکاریدی سموم باکتریایی
دانشمندان دریافته اند که اندوتوکسین محصول برش غشای خارجی باکتری های گرم منفی است. این مجموعه ای متشکل از کربوهیدرات و لیپید پیچیده است که با نوع خاصی از گیرنده های سلولی در تعامل است. چنین ترکیبی از سه بخش تشکیل شده است: لیپید A، یک مولکول الیگوساکارید و یک آنتی ژن. این اولین مؤلفه ای است که وارد جریان خون می شود و بیشترین تأثیر مخرب را ایجاد می کند که با تمام علائم مسمومیت شدید همراه است: علائم سوء هاضمه، هیپرترمی، ضایعات سیستم عصبی مرکزی. مسمومیت خون با اندوتوکسین ها آنقدر سریع اتفاق می افتد که شوک سپتیک در بدن ایجاد می شود.
یکی دیگر از عناصر ساختاری موجود در اندوتوکسین یک الیگوساکارید حاوی هپتوز است – C7H14O7. وارد جریان خون، دی ساکارید مرکزی نیز می تواند باعث مسمومیت بدن شود، اما به شکل خفیف تر از زمانی که لیپید A وارد جریان خون شود.
عواقب تأثیر اندوتوکسین ها بر بدن انسان
شایع ترین اثرات سموم باکتریایی بر سلول ها سندرم ترومبوهموراژیک و شوک سپتیک است. اولین نوع آسیب شناسی به دلیل ورود مواد به خون رخ می دهد - سمومی که انعقاد آن را کاهش می دهند. این منجر به آسیب های متعدد به اندام های متشکل از بافت همبند - پارانشیم، مانند ریه ها، کبد، کلیه ها می شود. در پارانشیم آنها خونریزی های متعدد و در موارد شدید خونریزی رخ می دهد. نوع دیگری از آسیب شناسیناشی از عمل سموم باکتریایی، شوک سپتیک است. این منجر به اختلال در گردش خون و لنف می شود که پیامدهای آن نقض حمل و نقل اکسیژن و مواد مغذی به اندام ها و بافت های حیاتی است: مغز، ریه ها، کلیه ها، کبد.
یک فرد افزایش شدید علائم تهدید کننده زندگی مانند افت سریع فشار خون، هیپرترمی و نارسایی حاد قلبی عروقی را دارد. مداخلات فوری پزشکی (درمان هورمونی و آنتی بیوتیکی) باعث توقف عملکرد اندوتوکسین و دفع سریع آن از بدن می شود.
ویژگی های متمایز اگزوتوکسین
قبل از روشن شدن مشخصات این نوع از سموم باکتریایی، به یاد بیاوریم که اندوتوکسین یکی از اجزای لیز دیواره سلولی یک باکتری گرم منفی مرده است. اگزوتوکسین ها توسط سلول های پروکاریوتی زنده، گرم مثبت و گرم منفی، سنتز می شوند. از نظر ساختار شیمیایی، آنها منحصراً پروتئین هایی با وزن مولکولی کوچک هستند. می توان گفت که تظاهرات بالینی اصلی که در فرآیند بیماری های عفونی رخ می دهد دقیقاً ناشی از اثر مخرب اگزوتوکسین ها است که در نتیجه متابولیسم خود باکتری ایجاد می شود.
مطالعات میکروبیولوژیک قدرت حدت بالاتری را در این نوع از سموم باکتریایی در مقایسه با اندوتوکسین ها ثابت کرده است. عوامل ایجاد کننده کزاز، سیاه سرفه، دیفتری سمی تولید می کنندمواد پروتئینی حرارت پذیری دارند و با حرارت دهی بین 70 تا 95 درجه سانتیگراد به مدت 12 تا 25 دقیقه از بین می روند.
انواع اگزوتوکسین
طبقه بندی این نوع از سموم باکتریایی بر اساس اصل تأثیر آنها بر ساختار سلولی است. به عنوان مثال، سموم غشایی متمایز می شوند، آنها غشای سلول میزبان را از بین می برند یا در انتشار و انتقال فعال یون های عبوری از لایه دوگانه غشایی اختلال ایجاد می کنند. سیتوتوکسین ها نیز وجود دارد. اینها سمومی هستند که روی هیالوپلاسم سلول اثر می گذارند و واکنش های جذب و غیر همسان سازی را که در متابولیسم سلولی رخ می دهد، مختل می کنند. سایر ترکیبات - سموم مانند آنزیم ها، به عنوان مثال، هیالورونیداز (نورومینیداز) کار می کنند. آنها کار سیستم ایمنی انسان را سرکوب می کنند، یعنی تولید لنفوسیت های B، مونوسیت ها و ماکروفاژها را در غدد لنفاوی غیرفعال می کنند. بنابراین پروتئازها آنتی بادی های محافظ را از بین می برند و لسیتیناز لسیتین را که بخشی از رشته های عصبی است می شکند. این منجر به اختلال در هدایت بیو ایمپالس ها و در نتیجه کاهش عصب دهی اندام ها و بافت ها می شود.
سیتوتوکسین ها می توانند به عنوان شوینده عمل کنند و یکپارچگی لایه لیپیدی غشای سلول میزبان را از بین ببرند. علاوه بر این، آنها قادرند سلول‌های منفرد بدن و بافت‌های مرتبط با آنها را از بین ببرند و باعث تشکیل آمین‌های بیوژنیک شوند که محصولات واکنش‌های متابولیک هستند و خواص سمی از خود نشان می‌دهند.
مکانیسم اثر سموم باکتریایی
مطالعات میکروبیولوژیکی ثابت کرده اند که اندوتوکسین یک پیچیده استساختاری حاوی 2 مرکز مولکولی اولی یک ماده سمی را به یک گیرنده سلولی خاص متصل می کند و دومی با شکافتن غشای آن، مستقیماً وارد هیالوپلاسم سلولی می شود. در آن، سم واکنش‌های متابولیک را مسدود می‌کند: بیوسنتز پروتئین در ریبوزوم‌ها، سنتز ATP که توسط میتوکندری انجام می‌شود، و همانندسازی اسید نوکلئیک. حدت بالای پپتیدهای باکتریایی، از نظر ساختار شیمیایی مولکول‌هایشان، با این واقعیت توضیح داده می‌شود که برخی مکان‌های سمی به عنوان ساختار فضایی مواد در سلول، مانند انتقال‌دهنده‌های عصبی، هورمون‌ها و آنزیم‌ها، ظاهر می‌شوند. این به سم اجازه می دهد تا سیستم دفاعی سلولی را دور بزند و به سرعت در سیتوپلاسم آن نفوذ کند. بنابراین، سلول در برابر عفونت باکتریایی مسلح نیست، زیرا توانایی تشکیل مواد محافظ خود را از دست می دهد: اینترفرون، گاما گلوبولین ها، آنتی بادی ها. لازم به ذکر است که خواص اندوتوکسین ها و اگزوتوکسین ها از این جهت مشابه است که هر دو نوع سم باکتریایی روی سلول های خاص بدن اثر می گذارند، یعنی ویژگی بالایی دارند.
