Классификация белковых экзотоксинов по механизму действия.

По механизму действия белковые бактериальные токсины делят на следующие группы:

Токсины, повреждающие клеточные мембраны (мембранотоксины).

Токсины ингибиторы синтеза белка (цитотоксины).

Токсины, активирующие пути метаболизма, вторичных посредников (мессенджеров) - функциональные блокаторы.

Активаторы иммунного ответа.

Протеазы.

1.Токсины, повреждающие клеточные мембраны – мембранотоксины. Эти токсины способны повреждать плазматическую мембрану эукариотических клеток двумя путями:

-с помощью ферментативного гидролиза,

-в результате формирования пор в мембране.

Такие повреждения вызывают не только лизис клетки, но и способствуют распространению бактерий в макроорганизме.

А. С помощью ферментативного гидролиза. Ферментативный гидролиз – действие альфа-токсина Clostridiumperfringens, обладающего активностью фосфолипазы С. Б. В результате формирования пор в мембране. Вызванные ими повреждения – они формируют трансмембранные поры и нарушают селективный вход и выход ионов через плазматическую мембрану, что ведет к лизису клетки. В эту группу входят:  гемолизин E. coli, лейкотоксин, О-листериолизин Lysteriamonocytogenes; пневмолизин S. pneumoniae.  

2. Токсины ингибиторы синтеза белка. Они блокируют синтез белка на субклеточном уровне. Субстратом для них служат факторы элонгации и 28 S рибосомальная РНК. Они индуцируют развитие гемолитического уремического синдрома. Эти токсины проникая из просвета кишечника связываются с рецепторами эндотелиальных клеток капилляров почечных гломерул. Это приводит к набуханию клеток, сужение просвета сосудов, способствует агрегации тромбоцитов, развитию гемолиза эритроцитов и уремии.

В эту группу входят антиэлонгаторы - например, дифтерийный гистотоксин, токсин синегнойной палочки, они выводят из строя фермент трансферазу 2, ответственный за элонгацию (наращивание) полипептидной цепи на рибосомах, что приводит к блокаде синтеза белка и вызывает гибель клетки. К данному типу токсинов принадлежат токсины с энтеропатогенной активностью и дермонекротоксины.

3.Токсины, активирующие пути метаболизма, вторичных посредников (мессенджера). В молекулу токсина включен фермент аденилатциклаза, который генерирует вторичный мессенджер.  

Вторичные посредники – это малые сигнальные молекулы, которые являются компонентами передачи сигнала в клетке. К ним относятся циклические нуклеотиды, ионы Са, оксид азот. Они быстро образуются, активируют эффекторные белки, которые опосредуют клеточные реакции на внеклеточные сигналы. То есть активируют пути метаболизма. 

Они влияют на функцию отдельных белков эукариотической клетки, не вызывая ее гибели. Механизм их действия заключается в том, что они способны активировать вторичных посредников, которые усиливают клеточные реакции на внеклеточные сигналы.

К данной группе относятся: цитотоксический некротизирующий фактор, термолабильный LT и термостабильный ST токсины E. coli; коклюшный и дерматонекротический токсины Bordetellapertussis; токсины А и В Clostridiumdifficile, холерный энтеротоксин. В эту группу входят нейротоксины (тетаноспазмин, ботулинический токсин).

 

4. Активаторы иммунного ответа. К токсинам, входящим в эту группу относятся: токсин синдрома токсического шока (TSST -1), энтеротоксины и эксфолиативные токсины Streptococcuspyogenes. Они относятся к суперантигенам и могут действовать непосредственно на презентирующие клетки иммунной системы.

5.Протеазы – ботулинический и столбнячный нейротоксины.

Мишенями действия токсинов в клетках является группа белков, которые участвуют в процессах высвобождения нейромедиаторов и ингибирования секреции ацетилхолина. Возникают нарушения мышечных сокращений, что приводит к развитию вялых параличей перифирических нервов. Столбнячный и ботулинический токсины – супертоксины – это самые сильные биологические яды.

 

Эндотоксины.

Эндотоксины относятся к бактериальным модулинам, обладающим большим спектром биологической активности, индуцирующим синтез цитокинов и других медиаторов. За проявление биологической активности эндотоксинов ответственна вся молекула ЛПС. В основе действия ЛПС лежит неспецифическое лиганд- липидное взаимодействие.