Uno dei regni della natura vivente comprende organismi viventi unicellulari, assegnati al dipartimento dei batteri. La maggior parte delle loro specie produce composti chimici speciali: esotossine ed endotossine. La loro classificazione, proprietà e influenza sul corpo umano saranno studiate in questo articolo.
Cosa sono le tossine
Le sostanze (principalmente di natura proteica o lipopolisaccaridica) secrete da una cellula batterica nel liquido intercellulare dopo la sua morte sono endotossine batteriche. Se un organismo procariotico vivente produce sostanze tossiche nella cellula ospite, in microbiologia tali composti sono chiamati esotossine. Hanno un effetto distruttivo sui tessuti e sugli organi umani, vale a dire: inattivano l'apparato enzimatico a livello cellulare, interrompono il metabolismo. L'endotossina è un veleno che ha un effetto dannoso sulle cellule viventi e la sua concentrazione può essere molto piccola. In microbiologia sono noti circa 60 composti secreti dalle cellule batteriche. Considerali più in dettaglio.
Natura lipopolisaccaridica dei veleni batterici
Gli scienziati hanno scoperto che l'endotossina è un prodotto di scissione della membrana esterna dei batteri Gram-negativi. È un complesso costituito da un complesso carboidrato e lipidico che interagisce con un tipo specifico di recettore cellulare. Tale composto è costituito da tre parti: lipide A, una molecola di oligosaccaride e un antigene. È il primo componente, che entra nel flusso sanguigno, che provoca il maggior effetto dannoso, accompagnato da tutti i segni di grave avvelenamento: sintomi dispeptici, ipertermia, lesioni del sistema nervoso centrale. L'avvelenamento del sangue con endotossine si verifica così rapidamente che lo shock settico si sviluppa nel corpo.
Un altro elemento strutturale incluso nell'endotossina è un oligosaccaride contenente eptoso – C7H14O7. Entrando nel flusso sanguigno, il disaccaride centrale può anche causare intossicazione del corpo, ma in una forma più lieve che se il lipide A entrasse nel flusso sanguigno.
Conseguenze dell'influenza delle endotossine sul corpo umano
Gli effetti più comuni dei veleni batterici sulle cellule sono la sindrome tromboemorragica e lo shock settico. Il primo tipo di patologia si verifica a causa dell'ingresso nel sangue di sostanze: tossine che ne riducono la coagulabilità. Ciò porta a numerosi danni agli organi costituiti da tessuto connettivo: il parenchima, come ad esempio i polmoni, il fegato, i reni. Nel loro parenchima si verificano emorragie multiple e, nei casi più gravi, sanguinamento. Un altro tipo di patologiarisultante dall'azione dei veleni batterici è lo shock settico. Porta a una ridotta circolazione sanguigna e linfatica, le cui conseguenze sono violazioni del trasporto di ossigeno e sostanze nutritive agli organi e ai tessuti vitali: cervello, polmoni, reni, fegato.
Una persona ha un forte aumento dei sintomi potenzialmente letali, come un rapido calo della pressione sanguigna, ipertermia e insufficienza cardiovascolare acuta in rapido sviluppo. Un intervento medico urgente (terapia ormonale e antibiotica) interrompe l'azione dell'endotossina e la rimuove rapidamente dal corpo.
Caratteristiche distintive delle esotossine
Prima di chiarire le specifiche di questo tipo di veleni batterici, ricordiamo che l'endotossina è uno dei componenti del lisato della parete cellulare di un batterio gram-negativo morto. Le esotossine sono sintetizzate dalle cellule procariotiche viventi, sia Gram-positive che Gram-negative. In termini di struttura chimica, sono esclusivamente proteine di piccolo peso molecolare. Si può dire che le principali manifestazioni cliniche che si verificano nel processo di malattie infettive sono causate proprio dall'effetto dannoso delle esotossine, che si formano a seguito del metabolismo del batterio stesso.
Gli studi microbiologici hanno dimostrato una maggiore virulenza di questo tipo di veleni batterici rispetto alle endotossine. Gli agenti causali di tetano, pertosse, difterite producono velenosostanze di natura proteica. Hanno termolabilità e vengono distrutti se riscaldati nell'intervallo da 70 a 95 gradi Celsius per 12-25 minuti.
Tipi di esotossine
La classificazione di questo tipo di veleni batterici si basa sul principio del loro effetto sulle strutture cellulari. Ad esempio, si distinguono le tossine di membrana, distruggono la membrana della cellula ospite o interrompono la diffusione e il trasporto attivo degli ioni che passano attraverso il doppio strato della membrana. Ci sono anche citotossine. Questi sono veleni che agiscono sull'ialoplasma della cellula e interrompono le reazioni di assimilazione e dissimilazione che si verificano nel metabolismo cellulare. Altri composti: i veleni "funzionano" come gli enzimi, ad esempio la ialuronidasi (neurominidasi). Sopprimono il lavoro del sistema immunitario umano, cioè inattivano la produzione di linfociti B, monociti e macrofagi nei linfonodi. Quindi le proteasi distruggono gli anticorpi protettivi e la lecitinasi scompone la lecitina, che fa parte delle fibre nervose. Ciò porta a una violazione della conduzione dei bioimpulsi e, di conseguenza, a una diminuzione dell'innervazione di organi e tessuti.
Le citotossine possono agire come detergenti, distruggendo l'integrità dello strato lipidico della membrana della cellula ospite. Inoltre, sono in grado di distruggere sia le singole cellule del corpo che le loro associate - i tessuti, causando la formazione di ammine biogene, che sono prodotti di reazioni metaboliche e mostrano proprietà tossiche.
Meccanismo d'azione dei veleni batterici
Gli studi microbiologici hanno stabilito che l'endotossina è un complessostruttura contenente 2 centri molecolari. Il primo attacca una sostanza velenosa a uno specifico recettore cellulare e il secondo, spaccando la sua membrana, entra direttamente nell'ialoplasma cellulare. In esso, la tossina blocca le reazioni metaboliche: biosintesi proteica che si verifica nei ribosomi, sintesi di ATP svolta dai mitocondri e replicazione dell'acido nucleico. L'elevata virulenza dei peptidi batterici, in termini di struttura chimica delle loro molecole, è spiegata dal fatto che alcuni loci di tossine si mascherano come la struttura spaziale di sostanze nella cellula, come neurotrasmettitori, ormoni ed enzimi. Ciò consente alla tossina di "bypassare il sistema di difesa cellulare" e penetrare rapidamente nel suo citoplasma. Pertanto, la cellula è disarmata contro un'infezione batterica, poiché perde la capacità di formare le proprie sostanze protettive: interferone, gamma globuline, anticorpi. Va notato che le proprietà delle endotossine e delle esotossine sono simili in quanto entrambi i tipi di veleni batterici agiscono su cellule specifiche del corpo, cioè hanno un'elevata specificità.