X
تبلیغات
میکروبیولوژی - توکسین های باکتری
 توکسین های باکتری

توكسين هاي باكتري ها را به طور كلي مي توان به دو دسته تقسيم بندي كرد:

۱) اندوتوكسين ها (Endotoxins) كه از اجزاي ديواره سلولي باكتريايي مانند غشاء خارجي ،مي باشد و پس از ليز باكتري ، به درون محيط آزاد مي شود كه بارز ترين مثال آن ليپوپلي ساكاريد lipopolysaccharide (LPS)  باكتريايي در باكتري هاي گرم منفي مي باشد كه به طور جداگانه به آن پرداخته ايم.

۲) دسته ي ديگر از توكسين هاي باكتريايي ، اگزوتوكسين ها (Exotoxins) هستند كه به طور عمده از جنس پروتئين بوده و به درون محيط زندگي باكتري ترشح مي شوند. كه خود از لحاظ عملكرد و مكانيسم به چندين كلاس تقسيم بندي مي شوند كه در اينجا به شرح آن خواهيم پرداخت.

توكسينو ژنسيز (Toxigenesis) به معناي توانايي توليد توكسين مي باشد كه در بسياري از باكتري هاي پاتوژن اين توانايي ديده مي شود. اگزوتوكسين باكتريايي معمولاً به محيط كشت و يا ميزبان ترشح مي شوند اما باكتري هايي هستند كه جهت آزاد سازي اگزوتوكسين توليد شده درون سيتوپلاسم سلولي بايد ليز شوند مانند عامل ديفتري ، كورينه باكتريوم ديفتريا ، كه تا زمانيكه ليز نشود توكسين توليد شده درون سيتوپلاسم آزاد نمي شود.

همانطور كه گفته شد اگزوتوكسين ها به طور عمده پروتئيني و گاهي اوقات قطعه اي پلي پپتيدي هستند. اگزوتوكسين ها اكثراً داراي فعاليت آنزيمي هستند و مي توان آنها را آنزيم هايي در نظر گرفت كه سوبستراي  (مواد اوليه مصرفي) آنها مواد حياتي سلولي مي باشد. براي مثال توكسين ديفتري كه توسط باكتري كورينه باكتريوم ديفتريا (Corynebacterium diphtheriae ) توليد مي شود چيزي جز يك آنزيم نيست كه سوبستراي آن EF2 (Elongation factor-2)    سلول هاي بدن ما مي باشد كه اين توكسين آنرا غير فعال مي كند . فاكتور EF2  يكي از فاكتور هاي اصلي پروتئين سازي در سلولها مي باشد كه پس از غير فعال شدن سلول ديگر توانايي توليد آنزيم ، رسپتور ، پمپ هاي غشائي ... و ديگر فراورده هاي پروتئيني سلولي را از دست مي دهد.

توكسين ها معمولاً در فاز لگاريتمي (Exponential growth) رشد باكتري ها ترشح مي شوند و قاعدتاً هم از باكتري  هاي زنده توليد مي شوند اما همانطور كه گفته شد در برخي موارد مانند باكتري ديفتري ، توكسين پس از ليز باكتري در محيط آزاد مي شود.

توليد توكسين معمولاً براي باكتري ها اختصاصي است به طوريكه فقط كورينه باكتريوم ديفتريا توليد توكسين ديفتري مي كند يا فقط كلسترديوم تتاني (Clostridium tetani ) توليد توكسين تتانوس (tetanus toxin) مي كند. در اين ميان فقط گونه هاي ويرولانت (بيماري زا) باكتري توانايي توليد توكسين دارند و گونه هاي غير بيماري زا و در اصطلاح غير ويرولانت (nonvirulent strains ) توانايي توليد توكسين را ندارند.

زماني تصور مي شد كه اگزوتوكسين فقط توسط باكتري هاي گرم مثبت توليد مي شود اما امروز مي دانيم كه هم باكتري هاي گرم مثبت و هم باكتري هاي گرم منفي توانايي توليد توكسين را دارند.

توكسين هاي باكتريايي جز كشنده ترين سموم شناخته شده مي باشند به طوريكه تخمين زده مي شود يك بطري نوشابه از سم باكتري كلستريدوم بوتولونيوم (botulinum Clostridium) مي تواند تمام انسانهاي رو زمين را از بين ببرد! در زير جدولي از حداقل دوز كشنده سموم مختلف مانند سم مار ، سم استركينين (يك نوع سم گياهي) ، و اندوتوكسين باكتريايي (LPS) مشاهده مي شود كه كشندگي آنها را با برخي از اگزو توكسين هاي باكترياي بر رو موش مقايسه كرده است. به حداقل دوز كشنده توكسين كلستريديوم بوتولونيوم توجه كنيد !

 

اسامي توكسين ها معمولاً به محل اثر توكسين برمي گردد براي مثال :

انتروتوكسين (enterotoxin) بر روي روده و دستگاه گوارشي اثر مي گذارد مانند انتروتوكسين E.coli

نروتوكسين (neurotoxin) بر روي نرون ها و اعصاب اثر مي گذارد مانند نروتوكسين شيگلا

لوكوسيدن (leukocidin) كه بر روي لوكوسيت ها اثر مي گذارد مانند لوكوسيدن استافيلوكوكوس اورئوس

هموليزين (hemolysin) كه بر روي سلولهاي گلبول قرمز خون اثر مي گذارد مانند هموليزين استرپتوكوك پايوژنز

سيتوتوكسين (cytotoxin )  كه به روي دسته ي گسترده اي از سلول هاي بدن ميزبان فعاليت توكسيسيته دارند و غيره.... كه به خوبي محل اثر توكسين را بيان مي كنند.

توكسين هايي كه باعث مرگ ميزبان خود مي شوند را توكسين هاي كشنده يا لتال توكسين مي نامند (lethal toxins)

برخي توكسين هاي باكتريايي ، توانايي تهاجم باكتري را افزايش مي دهند مانند الاستاز يا هيالورونيداز يا كلاژناز كه باعث تجزيه ماتريكس بين سلولي ميزبان مي شوند و باكتري به راحتي در بافت هاي ميزبان گسترش مي يابد كه به چنين توكسين هايي به صورت كلي اينواسين (invasins ) هم گفته مي شوند (يعني فاكتور هاي تهاجم) براي مثال در مورد باكتري استافيلوكوكوس اورئوس الاستاز ، هيالورونيداز ، فيبرينوليزين (استافيلوكيناز) توكسين هايي هستند كه ماتريكس بين سلولي باكتري ها را تجزيه مي كنند و جز فاكتور هاي تهاجم و گسترش باكتري محسوب مي شوند به اينواسين  هاي (invasins) اين باكتري معروف هستند .

توكسين هاي اثر كننده بر روي غشاء:

(A  فسوفوليپاز و لستيناز : برخي توكسين ها با تجزيه اجزاي غشاء سلولي ميزبان موجب از بين رفتن اين سلولها مي شوند . براي مثال باكتري كلستريديوم پرفرين جنز كه عامل بيماري گاز گانگرن مي باشد داراي توكسين لستيناز مي باشد كه لستين (فسفاتيديل كولين) غشائ سلولي را به دي آسيل گليسرول و فسفوكولين تجزيه مي كنند . برخي ديگر از باكتري ها داراي توكسيني هستند كه به عنوان يك فسوفوليپاز عمل كرده و موجب تجزيه فسفوليپيد هاي ديواره سلولي باكتري ها مي شود.

(B توكسين هاي تشكيل دهنده ي پور در غشاء سلولي : دسته ي ديگري از توكسين هاي اثر كننده بر روي غشاء باكتري ها توكسين هايي هستند كه در غشاء سلولي ميزبان ايجاد حفره هايي پروتيني به نام پور (Pore) مي كنند كه خاصيت نفوذپذيري انتخابي سلول را از بين مي برند و از آنجا كه سيتوپلاسم سلولي داراي پتانسيل اسمزي بالاتري نسبت به محيط بيرون سلولي مي باشد آب و الكتروليت ها به صورت كنترل نشده اي از طريق اين كانال هاي ايجاد شده ، به درون سلول وارد شده و در نهايت سلول از بين مي رود. اين دسته از توكسين ها به نام توكسين هاي تشكيل دهنده ي پور معروف هستند (Pore-forming toxins ) كه در ادامه بيشتر توضيح داده خواهند شد .

برخي از خواص عمومي توكسين هاي باكتري ها :

از آنجا كه توكسين هاي باكتريايي از جنس پروتئين هستند در نتيجه بسيار ايمونوژن هستند و سيستم ايمني را تحريك مي كنند و در نتيجه اين تحريك عليه آنها آنتي بادي اختصاصي ساخته مي شود كه موجب خنثي شدن توكسين مي گردد. البته در شرايط اين ويترو (in vitro) امكان دارد كه آنتي بادي به طور كامل توكسين را خنثي نكند كه اين امر نشان مي دهد كه شاخص هاي آنتي ژني توكسين الزاماً جايگاه فعال توكسين نيست. (براي مثال امكان دارد بخشي از توكسين كه مسئول توكسيسته ي توكسين است ، در بخش فوقاني توكسين قرار داشته باشد و بخشي از توكسين كه توسط آنتي بادي ها شناسايي مي شود در بخش تحتاني توكسين قرار داشته باشد.)

اما از آنجا كه توكسين ها در شرايط اين ويوو (in vivo) به صورت كامل توسط آنتي بادي هاي خنثي كننده ، خنثي مي شوند نتيجه گرفته مي شود كه فاكتور هاي ديگري در ايمني ميزبان جهت خنثي كردن توكسين نقش ايفا مي كنند.

(شرايط اين ويترو (in vitro) به شرايطي گفته مي شود كه يك آزمايش در شرايط آزمايشگاهي بررسي شود اما شرايط اين ويوو (in vivo) به شرايطي گفته مي شود كه يك آزمايش در سيستم طبيعي موجود زنده بررسي شود ).

توكسوئيد : خاصيت توكسيسيته (سميت) توكسين ها ناپايدار بوده و با گذشت زمان از توكسيسته ي توكسين ها كاسته مي شود و در نهايت حذف مي شود اما خاصيت آنتي ژنسيته ي آنها از بين نمي رود ، اين موضوع اولين بار توسط باكتريولوژيست آلماني پاول ارليخ (Ehrlich, 1854_1915 Paul) مطرح شد . وي از واژه ي توكسوئيد براي توكسيني كه خاصيت توكسيسيته ي خود را از دست داده است استفاده كرد. در نتيجه توكسوئيد همان توكسين غير فعال شده مي باشد كه خاصيت تحريك ايمني را دارا مي باشد و به عنوان واكسن نيز به كار مي رود براي مثال واكسن كزاز يا تتانوس (tetanus) از جنس واكسن هاي توكسوئيدي مي باشد.

جهت غيرفعال كردن توكسين و توليد توكسوئيد ، تركيباتي مانند فرمالين (به طور معمول) ، يدين ،پپسين ، اسيد آسكوربيك ... را بر روي توكسين اثر مي دهند و تركيب فوق را به مدت چند هفته در PH = 6_9 در دماي 37 درجه نگهداري مي كنند.

همانطور كه گفتيم توكسين ها چيزي جز آنزيم هايي كه سوبستراي آنها اجزاي بافت ميزبان مي باشد ، نيستند و در نتيجه خواص فيزيكي و شيميايي آنها مانند ديگر آنزيم ها است به طوريكه در دماي بالا دناتوره (denatured by heat) مي شوند ، نسبت به اسيد و فعاليت پروليتيك ديگر آنزيم ها حساس هستند، و داراي فعاليت اختصاصي عليه يك سوبستراي خاص مي باشند.(specificity of action).

توكسين هايي با ساختار (A+B) :

(A plus B Subunit Arrangement)

 

بسياري از توكسين هاي باكتريايي و بطور خاص آنهايي كه بصورت درون سلولي بر روي سلول ها اثر مي گذارند داراري ساختاري دو قسمتي هستند كه اين ويژگي را به توكسين مي دهند كه به درون سلول ميزبان وارد شوند و از شرايط اسيدي درون فاگوزوم ها فرار كرده و به سيتوپلاسم سلول دسترسي پ

|+| نوشته شده توسط سید ابوالفضل حسینی نسب در جمعه بیستم خرداد 1390  |
 
 
بالا