5+Příklady endotoxinových bakterií: Podrobné vysvětlení

by

V tomto příspěvku najdete příklady endotoxinových bakterií a jejich podrobné vysvětlení.

Endotoxin označuje lipopolysacharid, který je nedílnou součástí vnější membrány gramnegativních bakterií a je tvořen hydrofobní složkou zvanou Lipid A (disacharid + mastné kyseliny), která je ve skutečnosti zodpovědná za toxicitu a biologickou aktivitu endotoxinu.

Příklady některých grampozitivních a gramnegativních bakterií, které vylučují toxiny

toxin záškrtu (Corynebacterium diptheriae)

Toxin záškrtu sestává ze dvou molekul, molekula A je efektorová část, která skutečně působí na hostitelskou buňku a B je složka vázající receptor. Toxin záškrtu blokuje syntézu buněčného proteinu a zabíjí hostitelskou buňku.

Toxin cholery (Vibrio cholerae)-

Toxin cholery (Vibrio cholerae) se skládá z jedné A podjednotky a 5B podjednotek. Tento toxin zvyšuje intracelulární cyklický adenosinmonofosfát v epitelu tenkého střeva a způsobuje pohyb tekutiny do lumen a klasický průjem spojený s cholerou.

Antraxový toxin (Bacillus antrax)

Antraxový toxin (Bacillus antrax) je vysoce letální toxin složený z podjednotky 2A a B, která se váže na buněčný receptor.

botulinum a tetanus

botulinum (Clostridium botulinum) a tetanus (Clostridium tetani) toxiny jsou neurotoxiny. Tyto toxiny jsou produkovány bakteriemi na různých místech a pronikají přes oběhový systém a lymfatický systém do mozku, kde způsobují svůj účinek. Tetanové toxiny způsobují, že se svaly nekontrolovatelně stahují a způsobují paralýzu. Na druhou stranu botulotoxin blokuje svalové kontrakce, takže sval ochabuje. Tyto dva toxiny mají velmi odlišné účinky na centrální nervový systém.  

Pseudomonas aeruginosa

Pseudomonas aeruginosa vylučuje exotoxin A, který blokuje proteosyntéza hostitelských buněk, sleduje zcela stejný mechanismus záškrtového toxinu. Tento toxin se uvolňuje jako proenzym s nízkou enzymatickou aktivitou, ale vysoce toxický pro živočišné buňky. Do hostitelské buňky se dostává prostřednictvím receptorem zprostředkované endocytózy.  

Mikroorganismy jsou v přírodě všudypřítomné. Bakterie jsou obecně rozděleny do dvou kategorií na základě jejich Typ barvení podle Grama: Gram pozitivní a Gram negativní jedničky. Gram pozitivní bakterie jsou ty, které mají silný peptidoglykan, zatímco gram negativní bakterie mají tenký peptidoglykan.

Seznam endotoxinových bakterií

  • Escherichia coli
  • Salmonella
  • Shigella
  • Vibrio cholerae
  • Haemophilus influenzae
  • Neisseria
  • Brucella pertussis

Často kladené otázky-

Jaký je hlavní důvod patogenity gramnegativních bakterií?

Gramnegativní bakterie jsou většinou patogenní povahy v důsledku přítomnosti komplexu lipopolysacharidů (LPS) nebo lipoglykanů na vnější membráně většiny gramnegativní bakterie jako Escherichia coli, Shigella, Salmonella, Neisseria, Haemophilus influenza atd.

Termín endotoxin je obecně spojován s gram negativní bakterie zda je bakterie patogenní povahy nebo ne. LPS působí jako ochranná bariéra pro bakterii, která omezuje vstup žlučových solí, antibiotik, detergentů a dalších toxických látek, které mohou bakterii zničit.

Složky lipopolysacharidů (LPS)

Lipopolysacharidy (LPS) neboli endotoxin se skládají hlavně ze tří částí:

  1. Lipid A
  2. Jádrový polysacharid
  3. O antigen
příklady endotoxinových bakterií
Struktura lipopolysacharidu z Wikipedia

Lipid A se skládá ze dvou dvou cukerných derivátů glukosaminu spojených s mastné kyseliny. Mimo mastné kyseliny, jedna z mastných kyselin je kyselina myristová a ty jsou jedinečné pro endotoxin. Polysacharid se skládá z deseti cukrů připojených k lipidu A. O antigen se také nazývá O postranní řetězec, který pomáhá spouštět imunitní odpověď postiženého hostitele. Tato odpověď bude generovat protilátky, které se budou vázat na specifický LPS. Lipid A a jádrový polysacharid jsou svislé k vnější membráně, zatímco O antigen je ve struktuře dosti ohnutý.

Která část LPS je zodpovědná za toxicitu?

Lipid A je zodpovědný za endotoxinový šok a je jednou z hlavních příčin smrti, ale je slabě imunogenní, i když je vysoce patogenní. Lipid A je stejný u všech gramnegativních bakterií, které jsou odpovědné za toxicitu, ale polysacharid je vysoce imunogenní a liší se od jedné gramnegativní bakterie ke druhé, i když jsou ze stejné skupiny s různými kmeny.

Mnoho bakterií může rychle změnit strukturu postranního řetězce O, a tím se postavit proti obrannému mechanismu hostitele.

Pouze gramnegativní bakterie mohou produkovat endotoxiny? 

Endotoxiny bakterie obvykle nevylučují ani neuvolňují, uvolňují se hlavně při rozpadu gramnegativních bakterií. Zatímco grampozitivní bakterie vylučují pouze exotoxin.

Některé druhy gramnegativních bakterií vylučují také exotoxin. Bordetella pertussis, Vibrio cholerae a Pseudomonas aeruginosa jsou příklady gramnegativních bakterií který vylučuje exotoxiny.

Která část LPS je konzervována u gramnegativních bakterií?

Struktura lipidu A je u gramnegativních bakterií vysoce konzervovaná. Zatímco jádrový oligosacharid vykazuje variabilní strukturu mezi různými druhy, takže mohou exprimovat jedinečně modifikované typy endotoxinu. Antigen O vykazuje vysokou variabilitu v LPS mezi různými kmeny stejného druhu.

Jak to funguje?

LPS je rozpoznáván receptorem pro rozpoznávání vzoru umístěným na povrchu eukaryotické buňky. Všichni máme takové receptory, abychom rozpoznali, co je pro nás cizí částice. V důsledku toho dochází k produkci cytokinů, které mobilizují imunitní odpověď, ale mohou mít také škodlivé vlastnosti. Endotoxin vylučovaný v malých množstvích má různé účinky, z nichž mnohé odrážejí pokusy imunitního systému eliminovat bakteriální infekci.

Například: Při nízké koncentraci se endotoxin zaměřuje na Kupfferovy buňky makrofágů, uvolňuje některé cytokiny (IL-1 a TNF), když se naváže na svůj receptor a ve skutečnosti způsobuje horečku, takže je dobře známo, že endotoxin vyvolává pyrogenní horečku.

Endotoxin také aktivuje B lymfocyty, které produkují protilátky a ty jsou užitečné pro odstranění nemoci.

Naproti tomu při velmi vysokých hladinách endotoxinu může často vést k šoku, ztrátě tekutin v důsledku uvolnění mnoha cytokinů a diseminovanému intravaskulárnímu srážení nebo koagulaci.

Dalšími toxiny poškozujícími membránu jsou lipázy, an příkladem jsou lecitinázy z druhů ClostridiumTento enzym dokáže lyzovat buňky a eliminuje obranyschopnost a poskytuje živiny pro bakterie. Hemolyziny mohou lyzovat červené a bílé krvinky a existují toxiny, které tvoří póry v buněčné membráně. Vloží se do membrány a umožní průtok vody a prasknutí buňky. To vše jsou toxiny, které bakterie používají k zamezení imunitní obrany hostitele.

Účinky endotoxinu v lidském těle

Translokace endotoxinu hraje důležitou roli při vzniku šoku, když se hromadí ve tkáních a jeho bioaktivity zůstávají ve tkáních dlouhou dobu.

Endotoxin může v hostitelském těle způsobit několik druhů účinků:

  1. Horečka – Makrofágy uvolňují IL-1 a IL-6, když narazí na endotoxin a dále působí na hypotalamus, který je centrem regulace teploty.
  2. Hypotenze – Šok a zhoršená perfuze základních orgánů v důsledku oxidu dusnatého, který vyvolává vazodilataci.
  3. Hypoglykémie – LPS v našem těle nutí glykolýzou rychleji metabolizovat glukózu na pyruvát. Celková koncentrace glukózy v našem těle se tak snižuje.
  4. Diseminovaná intravaskulární koagulace (DIC) – Aktivace tkáňového faktoru uvolněného z poškozených endoteliálních buněk endotoxinem má za následek krevní sraženinu v naší cévě a způsobuje ischemii tkáně.

Klikněte a přečtěte si více 22+ Příklady nepohyblivých bakterií.

Také čtení: