Endotoksiinit ovat bakteereille myrkyllisiä aineita , jotka ovat tiettyjen bakteerien rakennekomponentteja ja vapautuvat vain bakteerisolun hajoamisen (hajoamisen) aikana. Tämä erottaa endotoksiinit eksotoksiineista , liukoisista yhdisteistä , joita elävä bakteerisolu erittää .
Pääesimerkki endotoksiineista on lipopolysakkaridi tai lipooligosakkaridi. Gram - negatiivista bakteerilipopolysakkaridia on tutkittu niin laajasti ja käytetty endotoksiinina niin laajasti, että termejä endotoksiini ja lipopolysakkaridi käytetään usein vaihtokelpoisina.
Bakteerien endotoksiinit koostuvat polysakkaridista ja lipidifragmenteista. Polysakkaridifragmentti sisältää O-spesifisen ketjun (O-antigeeni), joka sisältää toistuvan oligosakkaridiyksiköiden sekvenssin, joka perustuu glykosyylitähteisiin (jopa 50), sekä ytimen. Lipidi A ja endotoksiinien polysakkaridikomponentin sisäydin fosforyloituvat osittain. Tämä johtaa siihen, että liuoksissa, joiden pH on neutraali tai emäksinen, endotoksiineilla on selvä negatiivinen varaus (pKa 1,3).
Erilaisten lipopolysakkaridien monomeerien molekyylipainot voivat vaihdella melko laajoilla alueilla, mikä selittyy O-spesifisen ketjun vaihtelulla. Tunnetut endotoksiinit, joiden molekyylipaino on 2,5 kDa (lyhennetty O-spesifinen ketju) 70 kDa (erittäin pitkä O-spesifinen ketju). Suurin osa lipopolysakkarideista on molekyylipainoltaan 10-20 kDa.
On kuitenkin huomattava, että monomeeriset lipopolysakkaridit voivat muodostaa supramolekulaarisia rakenteita johtuen ei-polaarisista vuorovaikutuksista lipidien "hännät" välillä sekä johtuen fosfaattiryhmien "silloittumien" muodostumisesta kaksiarvoisten kationien toimesta. Siten vesiliuoksissa endotoksiinit voivat aggregoitua lamelli-, kuutio- tai käänteisiksi kuusikulmiorakenteiksi, kuten miselleiksi tai vesikkeleiksi. Tällaisten rakenteiden halkaisija saavuttaa 0,1 μm ja molekyylipaino on 1000 kDa. Kaksiarvoiset kationit, kuten Ca 2+ ja Mg 2+ , edistävät supramolekyylisten rakenteiden muodostumista, kun taas detergentit, EDTA ja proteiinit päinvastoin siirtävät tasapainoa kohti monomeeristen muotojen muodostumista.
O-spesifinen ketju on ainutlaatuinen jokaiselle prokaryoottikannalle; se edistää merkittävästi serologista spesifisyyttä indusoimalla immuunivasteen ihmisissä ja eläimissä.
Ytimen pääaineosat ovat heptoositähteet (heksapyranoosi ytimen ulkoosassa ja L-glysero-D-mannoheptoosi sisäosassa) sekä 2-keto-3-deoksioktonihapporyhmä.
Endotoksiinien lipidifragmentti eli lipidi A on vähiten vaihteleva ja konservoitunein osa. Lipidi A on vastuussa endotoksisesta aktiivisuudesta. Se ilmenee stimuloimalla endogeenisten välittäjien, kuten bioaktiivisten lipidien, NO:n, sytokiinien (esimerkiksi interleukiini-1) tuotantoa ja vapautumista granulosyyttien ja makrofagien toimesta. Tällaisten välittäjien suuret pitoisuudet kehossa voivat aiheuttaa monia erilaisia patofysiologisia reaktioita, kuten kuumetta, leukopeniaa, takykardiaa, hypotensiota, disseminoitua intravaskulaarista koagulaatiota jne. [1]
Glykolipidin läsnäolo eri alkuperää olevien endotoksiinien molekyylissä määrittää niiden biologisten ominaisuuksien yhteisyyden. Endotoksiinin fysiologiset pitoisuudet vaihtelevat hyvin laajalla alueella (läheltä nollaa 1,0 EU/ml) ja niillä on tasainen taipumus nousta iän myötä. Fysiologisissa olosuhteissa 5-7 % kiertävistä leukosyyteistä kantaa LPS:ää pinnallaan. Makrofageissa ja monissa muissa kehon soluissa oleva CD14/TLR4/MD2 -reseptorikompleksi sitoo LPS:ää.
LPS-reaktion tulos makro-organismisolujen kanssa riippuu sen pitoisuudesta. Solujen ja järjestelmien kohtalainen aktivoituminen pienillä endotoksiiniannoksilla kasvavilla annoksilla muuttuu hyperaktivaatioksi, johon liittyy lisääntynyt tulehduksellisten sytokiinien tuotanto , lisääntynyt komplementtijärjestelmän ja veren hyytymistekijöiden aktivaatio, mikä voi johtaa sellaisten valtavien komplikaatioiden kehittymiseen kuin disseminoitu intravaskulaarinen koagulaatio (DIC), endotoksiinisokki ja akuutti monielinten vajaatoiminta. [2]
Kun endotoksiinia otetaan liiallisesti systeemiseen verenkiertoon olosuhteissa, joissa LPS:ää sitovia tekijöitä ei ole riittävästi, samoin kuin LPS:ää erittävien järjestelmien (pääasiassa munuaisten) riittämättömyyden vuoksi, endotoksiinilla voi ilmetä lukuisia patogeenisiä ominaisuuksiaan. Sitä tosiasiaa, että liiallinen LPS osallistuu eri sairauksien patogeneesiin, kutsutaan "endotoksiiniaggressioksi". Syyt endotoksiiniaggression kehittymiselle ovat hyvin erilaisia: yleisin on stressi , samoin kuin kaikki patologiset prosessit, jotka johtavat suoliston esteen läpäisevyyden lisääntymiseen (ruokamyrkytys ja akuutit suolistoinfektiot, alkoholin liika ja dysbakterioosi , epätavallisen rasvainen ja mausteiset ruoat, akuutit virusinfektiot, sokki jne. .), portaaliverenpainetauti ja maksasairaus, krooninen ja akuutti munuaisten vajaatoiminta (koska munuaiset ovat tärkein LPS:ää erittävä elin). [3] [4]
Enterosorptio on edullinen ja turvallinen menetelmä veren endotoksiinitason normalisointiin. Suolistossa oleva enterosorbentti sitoo endotoksiinia ja vähentää sen pääsyä enterohemaattisen esteen läpi. [5] [6]
Esimerkki muista endotoksiineista kuin lipopolysakkaridista on grampositiivisen Bacillus thuringiensis -bakteerin insektisidinen deltatoksiini . Tämä toksiini on proteiini, jota bacillus syntetisoi itiöiden muodostumisen aikana ja muodostaa kiteitä bakteeri-itiöissä. Kun hyönteisten toukat syövät kasvin, jossa on tällaisia itiöitä, tämän proteiinin proteolyysi johtaa spesifisen proteiinituotteen muodostumiseen, joka liitetään toukkien suoliston epiteelisolujen kalvoon ja muodostaa kationikanavan, mikä aiheuttaa solujen hajoamisen ja kuoleman. Delta-toksiini on vaaraton ihmisille, koska se vaatii spesifistä aktivaatiota sytotoksisuuden ilmentymiseksi.
Endotoksiinien esiintymistä veressä kutsutaan endotoksemiaksi. Vahvalla immuunivasteella endotoksemia voi johtaa septiseen sokkiin .
|
|||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Bakteerimyrkyt _ |
| ||||||||||||||||||||||||||
Mykotoksiinit |
| ||||||||||||||||||||||||||
Fytotoksiinit |
| ||||||||||||||||||||||||||
alkueläintoksiinit _ |
| ||||||||||||||||||||||||||
eläinten myrkyt |
| ||||||||||||||||||||||||||
|