8.3.2. Токсины бактерий

Токсины бактерий — продукты метаболиз­ма, оказывающие непосредственное токси­ческое воздействие на специфические клет­ки макроорганизма, либо опосредованно вызывающие развитие симптомов интокси­кации в результате индукции ими образова­ния биологически активных веществ.

По физико-химической структуре и био­логическим свойствам токсины бактерий де­лятся на две группы: белковые токсины и эн­дотоксины.

Белковые бактериальные токсины и их биоло­гические свойства. К данной группе токсинов относятся термолабильные и термостабиль­ные белки, которые образуются как грам-положительными, так и грамотрицательны-ми аэробными и анаэробными бактериями. Обычно это ферменты, которые оказывают губительное воздействие на клетки макроор­ганизма в исключительно малых концентра­циях. Они могут как секретироваться клеткой в окружающую среду, так и находиться с клет­кой в связанном состоянии, освобождаясь в процессе автолиза клетки. По степени связи с бактериальной клеткой их подразделяют на три класса:

Класс А — секретируемые во внешнюю сре­ду, например гистотоксин С. diphtheriae.

Класс В — токсины, частично связанные с микробной клеткой и частично секретиру­емые в окружающую среду. Они находятся в периплазматическом пространстве. Такие токсины называют мезотоксинами, как, на­пример, тетаноспазмин С. tetani или нейро-токсин С. botulinum. Клетка остается жизне­способной. Они не имеют сигнального пепти­да, поэтому не секретируются в окружающую среду. Эти токсины попадают в окружающую среду в результате слияния с мембранами клетки и затем выводятся из нее посредством

эксфолиации мембран (син. отслоение, деск-вамация), а не автолиза, как считали ранее.

Класс С — токсины, связанные с микро­бной клеткой и попадающие в окружающую клетку среду лишь в результате гибели клетки, например Шига-токсин у S. dysenteriae 1 серо-вара и другие Шигаподобные токсины.

Способность бактерий образовывать белко­вые токсины называется токсигенностью.

По строению белковые токсины делятся на простые и сложные. Простые токсины обра­зуются в виде единой полипептидной цепи или протоксина, неактивного в функциональном отношении, который под действием протеаз самого микроба либо протеаз представите­лей нормальной микрофлоры, а также протеаз тканей и клеток макроорганизма превращает­ся в активную бифункциональную В—А-струк-туру. Часть В не обладает токсичностью. Это природный токсоид (анатоксин), который, выполняя транспортную функцию, взаимо­действует со специфическим рецептором на эукариотической клетке и, образуя канал в цитоплазматической мембране клетки, обус­ловливает проникновение токсической группы А или активатора в цитоплазму клетки. Как правило, субъединица А обладает фермента­тивной активностью. Она активна только при наличии субъединицы В, которая обеспечи­вает специфичность и органотропность дейс­твия токсина, а также экранирует фермен­тативную субъединицу А, предотвращая ее взаимодействие с субстратом как в собствен­ной клетке микроба, так и за ее пределами. Сложные токсины представляют собой уже готовую сложную бифункциональную струк­туру, состоящую из одной или нескольких В-субъединиц, соединенных с А-субъединицей, как, например холерный энтеротоксин, у ко­торого субъединица А окружена пятью абор­дажными В-субъединицами. Субъединицы В и А синтезируются в клетке независимо и в последующем соединяются в единый комп­лекс. Часть В взаимодействует со специфичес­кими рецепторами эукариотических клеток, а часть А под действием протеаз диссоциирует на две субъединицы: А1, или активатор, и А2, которая осуществляет транспорт активатора через цитоплазматическую мембрану клетки-мишени в цитоплазму.

Механизм действия белковых токсинов на

молекулярном уровне состоит из нескольких стадий. Белковые бактериальные токсины от­носятся к высокомолекулярным соединениям и самостоятельно через клеточные мембраны не проникают — необходима их диссоциа­ция. На первой стадии белковый токсин за счет своих абордажных молекул В фиксиру­ется на поверхности клетки, взаимодействуя со специфическим рецептором ганглиозидной, гликопротеидной или гликолипидной приро­ды, что ведет к образованию комплекса ток­син — рецептор клетки. Вторая стадия за­ключается в активации токсина под действием протеаз по типу ограниченного протеолиза с последующим образованием бифункциональ­ной В—А-структуры. У сложных токсинов роль активации сводится к переводу активаторного фрагмента А из неактивного в активное состо­яние. Изменение конформационной структу­ры молекулы токсина ведет к раскрытию у нее каталитического центра и появлению фермен­тативной активности. Третья стадия заключа­ется в трансмембранной транслокации части А или А1в цитоплазму клетки, где она нарушает жизненно важные биохимические процессы в клетке, действуя на свои мишени, что ведет к гибели клеток. Взаимодействие части В со специфическими рецепторами на поверхности клеток и высокая избирательность катализа совместно и обуславливают специфичность действия белковых бактериальных токсинов.

Знание механизма действия белковых бак­териальных токсинов позволяет понять, поче­му применение антитоксических сывороток не всегда бывает эффективным?

При применении антитоксических сыворо­ток необходимо помнить, что белковый ток­син может быть нейтрализован антителами, когда он находится в крови или лимфе, а так­же на поверхности клетки, так как антитела препятствуют его взаимодействию со специ­фическими рецепторами и диссоциации ком­плекса токсин — рецептор на субъединицы и транслокации части А в цитоплазму клетки. Непосредственно через мембрану клетки ан­титела не проникают и нейтрализовать транс-лоцированную в цитоплазму часть А не могут, что объясняет отсутствие эффекта от сероте­рапии при несвоевременно начатом лечении.

По механизму действия белковые бакте­риальные токсины делятся на пять групп: повреждающие клеточные мембраны; инги­биторы синтеза белка; активирующие пути метаболизма, контролируемые вторичными посредниками (мессенджерами); протеазы; суперантигены, активирующие иммунный ответ макроорганизма.

Токсины, повреждающие клеточные мембра­ны. Токсины данной группы способны пов­реждать плазматическую мембрану эукарио-тических клеток с помощью ферментативного гидролиза или в результате формирования пор. Такие повреждения вызывают не толь­ко лизис клеток, но и способствуют рас­пространению бактерий в макроорганизме. Примером ферментативного гидролиза яв­ляется действие альфа-токсина С. perfringens, обладающего активностью фосфолипазы С.

Порообразующие токсины формируют трансмембранные поры и нарушают селек­тивный вход и выход ионов через плазмати­ческую мембрану, что ведет к лизису клетки. Эта группа токсинов включает гемолизин Е. coli, лейкотоксин P. haemolitica, аэролизин А. hydrophila, О-перфринголизин С. perfringens, О-листериолизин L. monocytogenes, а также пневмолизин S. pneumoniae, О-стрептолизин S. pyogenes и альфа-токсин S. aureus. Последний можно рассматривать в качестве прототипа олигомеризующих порообразующих цитоток-синов. Бактерии секретируют готовый токсин (протомер), который узнает клетку-мишень по специфическим рецепторам или неспецифи­чески сорбируется в участках плазматической мембраны, содержащих фосфатидилхолин или холестерин. На мембране семь протомер-ных токсинов собираются в пору, формируя грибоподобный гептамер, состоящий из трех доменов. Шляпка и ободочная область альфа-токсина располагаются на плазматической мембране, а ножка служит трансмембранным каналом. Эта пора позволяет маленьким мо­лекулам и ионам совершать двухстороннее движение, что приводит клетку к набуханию и осмотическому лизису. Альфа-токсин обла­дает цитолитическим действием в отношении различных типов клеток, включая моноци­ты, лимфоциты, эритроциты, тромбоциты и

эндотелиопиты человека. Образование поры включает каскад вторичных процессов: акти­вацию эндонуклеаз, высвобождение цитоки-нов и других медиаторов воспаления, синтез эйкозаноидов.

Токсины, ингибирующие синтез белка. К дан­ной группе токсинов относятся: гистоток-син С. diphtheriae, экзотоксин А P. aeruginoza, Шига-токсин (Stx-токсин) S. dysenteriae 1 се-ровара и Шигаподобные токсины энтеро-патогенных и энтерогеморрагических Е. coli (Stx-токсины). Субстратом для них служат факторы элонгации и 28S-рибосомальная РНК. Дифтерийный токсин и экзотоксин А псевдомонад являются дифтамид специфи­ческими АДФ-рибозилтрансферазами, рибо-зилирующими фактор элонгации 2, что ведет к его инактивации и подавлению синтеза белка в клетке. Они синтезируются в виде протоксинов.

Stx-токсин и Stx-токсины имеют типичную АВ-структуру. Энзиматическая субъединица А нековалентно связана с 5-ю В-субъединица-ми. После связи пентамера В с эукариотичес-кой клеткой и интернализации, полипептид А расщепляется на энзиматическую часть А1 и фрагмент А2, связанный с В-пентамером. А1 проявляет N-гликозидазную активность. Stx-токсины инактивируют 288-рибосомаль-ную РНК, нарушая ее взаимодействие с ами-ноацил-тРНК, что ведет к подавлению син­теза белка и гибели клетки-мишени. Данные токсины нарушают синтез белка не только в эпителиоцитах, но и в других клетках, инду­цируя развитие гемолитического уремическо­го синдрома. Проникая из просвета кишечни­ка, Stx-токсины связываются с рецепторами эндотелиальных клеток капилляров почечных гломерул Gb3, а также других органов. Это приводит к набуханию клеток, сужению про­света сосудов, агрегации тромбоцитов, разви­тию гемолиза эритроцитов и уремии.

Токсины, активирующие пути метаболизма вторичных мессенджеров. К данной группе от­носятся: цитотоксический некротизирующий фактор (CNF), термолабильный (LT) и тер­мостабильный (ST) токсины Е. coli; отечный фактор В. anthracis; коклюшный и дермато-некротический (DNT) токсины В. pertussis; токсины А и В С. difficile; холерный энтеро-

токсин и другие токсины. Они влияют на функцию отдельных белков эукариотической клетки, не вызывая ее гибели. С этой целью токсины активируют вторичных посредни­ков, которые усиливают или искажают кле­точные реакции на внеклеточные сигналы.

CNF и DNT имеют связывающий и фер­ментативный домены. Они активируют Rho-субсемейство ГТФ-связывающих белков, участвующих в модификации регуляции акти­на цитоскелета через дезаминирование. Такая модификация приводит к преобладанию Rho, не способного гидролизовать связанный с ним ГТФ. Пораженные клетки приобретают характерный вид. У них наблюдается «рифле­ние» мембраны, формируется локальное сжа­тие актиновых нитей, развивается воспаление с формированием некротического очага.

Токсины А и В С. difficile, обладая гли-козилтрансферазной активностью, наоборот, инактивируют Rho ГТФ-связывающие белки. ST-энтеротоксин Е. coli, связываясь с рецеп­тором гуанилатциклазы, приводит к увели­чению цГМФ, который обращает в обратную сторону ток электролитов, подавляя абсорб­цию ионов натрия и повышая секрецию ио­нов хлора, что ведет к развитию диареи.

Холерный энтеротоксин (холероген) состо­ит из пяти В-субъединиц и субъединицы А, которая диссоциирует на А1, обладающую АДФ-рибозилтрансферазной активностью, и А2, связывающую А1 с пентамером В. А1 инактивирует G-белок, регулирующий актив­ность аденилатциклазы клеточных мембран, что ведет к повышению активности послед­ней и увеличению внутриклеточного содер­жания циклического аденозинмонофосфата (цАМФ), нарушению всасывания ионов на­трия, калия и воды. В отличие от ST энтеро-токсина Е. coli, LT-энтеротоксин Е. coli сходен по строению и механизму действия с холер­ным энтеротоксином. Он и коклюшный ток­син обладают АДФ-рибозилтрансферазной активностью. Их мишенью являются G-бел-ки. Они извращают функции клеток, нарушая внутриклеточный гомеостаз по цАМФ.

Протеазы. Примерами данных токсинов являются ботулинический и столбнячный нейротоксины, а также летальный фактор В. anthracis. Ботулотоксин (BoNT) и тетанос-

пазмин (TeNT) относятся к цинк-металлоэн-допротеазам. Это функциональные блокато-ры. Они сходны по структуре, но различаются по путям проникновения в макроорганизм. Ботулотоксин проникает в макроорганизм энтерально при пищевом ботулизме и у но­ворожденных в виде больших комплексов, включающих нейротоксин и один или не­сколько белков, которые обеспечивают ста­бильность токсина в желудочно-кишечном тракте. Тетаноспазмин образуется в ранах ве­гетативными формами С. tetani, не форми­руя комплексов с белками. Оба нейротоксина синтезируются в виде крупномолекулярных неактивных полипептидов, активируемых пу­тем протеолитического расщепления. Каждая активная молекула нейротоксинов включает тяжелую цепь, состоящую из домена, необ­ходимого для связывания с клеткой, а также домена, отвечающего за транслокацию, и лег­кой цепи, обладающей протеазной активнос­тью. Мишенями токсинов в клетках является группа белков, необходимых для стыковки и соединения синаптических пузырьков с пресинаптическими плазматическими мем­бранами с последующим высвобождением нейромедиаторов. Ботулотоксин связывается с рецепторами на поверхности пресинапти-ческой мембраны двигательных нейронов пе­риферической нервной системы и вызывает протеолиз белков в нейронах. Это приводит к ингибированию секреции ацетилхолина, что препятствует мышечным сокращениям и проявляется развитием вялых параличей пе­риферических нервов.

Тетаноспазмин сначала связывается с ре­цепторами на пресинаптической мембране мотонейронов, а затем с помощью обратно­го везикулярного транспорта перемещается в спинной мозг, где может внедриться в тормо­зящие и вставочные нейроны. Расщепление везикуло-ассоциированного мембранного протеина и синаптобревина в этих нейронах приводит к блокаде секреции ингибиторных нейротрансмиттеров — глицина и гамма-ами-нобутировой кислоты, что вызывает перевоз­буждение мотонейронов и ведет к стойким мышечным сокращениям (спастическим па­раличам). Он является ингибитором инакти-ваторов ацетилхолина.

Данные токсины относятся к супертокси­нам, так как имеют максимально возможную для белков молекулярную массу и, соответс­твенно, токсичность. Это самые сильные био­логические яды.

Сибиреязвенный токсин относится к наиболее изученным трехсоставным А1-В-А2-токсинам.

Основной мишенью его являются макрофаги, а также подобные им клетки, имеющие к нему высоко аффинные рецепторы. Общая В-субъ-единица токсина, являющаяся протективным антигеном, обеспечивает ферментативным субъединицам единый механизм проникно­вения в цитозоль клетки, что необходимо для синергидного действия последних. Вначале протективный антиген связывается с высоко аффинными рецепторами эукариотических клеток. Затем под действием фурина — про-теазы клетки-мишени из него образуется ак­тивная форма, имеющая молекулярную массу 63 кД (ПА 63), которая, образуя гептамеры, связывающие летальный фактор (А 1) и отечный фактор (А2), участвует в формировании рН ионопроводящих (катионселективных) кана­лов и транслокации А1 и А2 в цитозоль клетки путем рецепторного эндоцитоза. Летальный фактор — металлопротеаза, мишенью кото­рой служит митогенанактивируемая киназа протеинкиназ. Он оказывает свое действие в течение нескольких минут, перемещаясь из прелизосомного пространства в лизсому через кислотное внутриклеточное окружение. Действие летального фактора проявляется в продуцировании активных форм кислорода в макрофагах и нейтрофилах, что сопровож­дается увеличением перекисных соединений в макрофагах и деструкции последних (цито-токсическое действие). Отечный фактор био­химически является зависимой от кальция и кальмодулина аденилатциклазой, образуемой микоробами в неактивной форме. Она ак­тивируется при внутликлеточном контакте а белком эукариотов — кальмодулином, от­сутствующим у бактерий. Ее мишенью явля­ется АТФ. Аденила гциклаза индуцирует синтез вторичных мессенджеров. Повышение уровня цАМФ в клетках сопровождается угнетением фагоцитарной функции клеток, нарушением слияния фагосомы с лизосомой, обезвожива-

нием клеток и экскреции источников энер­гии в результате нарушения проницаемости клеток. Очевидно, цАМФ используется бак­териями для подавления многих нормальных функций фагоцитов, что позволяет микробам дольше выживать во внутренней среде мак­роорганизма. При этом развитие сибиреяз­венной инфекции предполагает обязательное совместное участие всех трех компонентов сибиреязвенного токсина.

Активаторы иммунного ответа. К данной группе токсинов относятся: токсин синдро­ма токсического шока (TSST-1), энтероток-сины и эксфолиативные токсины S. aureus, пирогенные экзотоксины S. pyogenes и ряд токсинов других микробов. Они относятся к суперантигенам (PTSAg) и могут действовать непосредственно на антигенпрезентуюшие клетки иммунной системы (АРС) и Т-лим-фоциты. Их иммуностимулирующий эффект является результатом способности связывать различные участки экспрессированных на поверхности АРС МНС 2 класса снаружи от пептидсвязывающего участка и специфичес­ких VP-элементов на Т-клеточном рецепторе. Например, beta-домен стафилококкового TSST-1 связывает аlfa-цепь МНС 2 класса на макрофа­гах, в то время как А-домен специфически связывается с Vbeta2-элементами рецепторов Т-клеток, что ведет к массивной пролифера­ции Т-клеток, сопровождающейся образова­нием большого количества лимфоцитарных (интерлейкин-2, у-интерферон), а также мо-ноцитарных цитокинов (интерлейкин-1, ин-терлейкин-6, а-фактор некроза опухолей). Совместно эти цитокины вызывают развитие гипотензии, высокую температуру и диффуз­ную эритематозную сыпь. Стафилококковый эксфолиативный токсин (син. эксфолиатин, эпидермолитический токсин) разрушает меж­клеточные контакты (десмосомы) зернисто­го слоя эпидермиса, что ведет к отслоению (десквамации, эксфолиации) поверхностных слоев эпидермиса и образованию лопаю­щихся пузырей, наполненных серозным или гнойным содержимым.

Бактериальные токсины сходны по струк­туре и целому ряду других свойств с сигналь­ными молекулами макроорганизма: гормона­ми, нейромедиаторами, интерферонами и т. д.

В ходе лиганд-рецепторного взаимодействия с клетками макроорганизма они используют уже готовые структуры, участвующие в нейро-эндокринной сигнализации. Формирование пор тоже не является их уникальным свойс­твом. Можно предположить, что, являясь ан­тиметаболитами сигнальных молекул макро­организма, они первоначально имитируют их действие, а в последующем оказывают блоки­рующий эффект.

Универсальность белковых токсинов заклю­чается в их полифункциональности, не огра­ничивающейся их значением только лишь как факторов патогенности. Образование бел­ковых токсинов играет существенную роль в экологии бактерий, их существованию в природных биоценозах, где они играют роль сигнальных молекул и оказывают токсичес­кое воздействие на эукариотические клет­ки грибов и простейших. Благодаря сходству строения с бактериоцинами, они оказывают токсическое воздействие и на конкурентов, в том числе представителей нормальной мик­рофлоры макроорганизма. Обладая фермен­тативной активностью, они выполняют тро­фическую функцию жизнеобеспечения самой микробной клетки.

В отличие от эндотоксинов, белковые ток­сины, помимо химической структуры и специ­фичности действия, обладают высокой токсич­ностью. Они вызывают гибель лабораторных животных при введении им всего нескольких микрограммов токсина, тогда как эндотокси­ны вызывают гибель животных при введении доз, равных сотням микрограмм. Как и виру­лентность, сила действия белковых токсинов измеряется величиной летальных доз (LD) — Del, Dlm и LD50. Это полноценные тимуеза-висимые антигены, к ним образуются антите­ла, нейтрализующие их — антитоксины. При этом фрагменты А и В в антигенном отноше­нии не идентичны. Протективным действием обладают антитела к С-терминальной части фрагмента В, блокирующие прикрепление токсина к специфическому рецептору клет­ки. Из белковых токсинов можно получить анатоксины, т. е. токсины, лишенные своих токсических свойств, но сохранивших антиген­ные свойства, что используют при проведении вакцинопрофилактики. Одним из методов

получения анатоксинов является формоловая детоксикация по G. Ramon (1923), приводя­щая к химической модификации активного центра токсина и обуславливающая жесткость структуры белковой молекулы, препятству­ющей ее диссоциации. Заболевания, при ко­торых микроорганизм остается в месте вход­ных ворот инфекции, а в основе патогенеза заболевания и его клинических проявлений лежит действие белкового токсина, называ­ются токсинемическими инфекциями (анаэроб­ная раневая инфекция, столбняк, ботулизм, дифтерия). Такое разделение заболеваний имеет важное значение как в плане проведе­ния микробиологической диагностики, так и лечения, поскольку наиболее эффективны­ми препаратами для специфического лече­ния токсинемических инфекций являются не антибиотики, а своевременно применяемые антитоксические сыворотки, в ряде случаев сочетаемые с введением анатоксинов (пас­сивно-активная терапия). Использование ан­тибиотиков, которые действуют на бактерии, а не на их токсины, уходит на второй план. В качестве же средств специфической про­филактики токсинемических инфекций для создания искусственного активного приобре­тенного иммунитета необходимо применять анатоксины, а для создания искусственного пассивного приобретенного иммунитета в це­лях экстренной профилактики токсинеми­ческих инфекций необходимо применять ан­титоксические сыворотки {активно-пассивная профилактика).

Большинство белковых токсинов разруша­ется пищеварительными ферментами и оказы­вает свое воздействие только при парентераль­ном введении. Исключение составляют токси­ны С. botulinum, энтеротоксины С. perfringens, С. difficile, S. aureus и энтеротоксины грамот -рицательных бактерий, проявляющих свое действие при пероральном поступлении в макроорганизм.

Синтез белковых токсинов кодируется гена­ми, локализованными в хромосоме и сцеплен­ными с генами, участвующими в спорообра­зовании или входящими в состав профага, а также генами, локализованными в плазмидах. Это tox+ гены, ответственные за токсиген-ность. Активность tox+ генов контролирует-

ся белками-репрессорами микробной клет­ки. Первоначальной функцией этих генов у сапрофитов был синтез структурных белков фага, компонентов оболочек спор или син­тез ферментов, необходимых для усвоения аминокислот. По мере закрепления парази­тического образа жизни эти специализиро­ванные адаптивные ферменты превратились в яды — белковые токсины.

Способность микроорганизмов образовы­вать белковые токсины необходимо учиты­вать также при проведении микробиологи­ческой диагностики. При этом необходимо помнить, что все патогенные штаммы данно­го вида могут продуцировать только один тип токсина по антигенной структуре и механиз­му действия(С. diphtheriae, С. tetani), разные по антигенной структуре, но одинаковые по механизму действия токсины (С. botulinum). С другой стороны, один и тот же вид микроба может образовывать разные типы белковых токсинов, а также эндотоксины, например диареегенные Е. coli, шигеллы и сальмонел­лы, возбудитель холеры.

Эндотоксины и их биологические свойства. Свойство бактерий образовывать токсические вещества, вызывающие симптомы интоксика­ции, в том числе выделять в окружающую среду при их разрушении эндотоксины, называется токсичностью. Эндотоксины относятся к бакте­риальным модулинам, обладающим огромным спектром биологической активности, индуци­рующим синтез цитокинов и других медиаторов. В отличие от белковых токсинов, эндотоксины термостабильны и образуются грамотрицатель-ными бактериями, выделяясь в окружающую среду только после гибели бактериальной клет­ки. Это сложные белковолипополисахаридные комплексы, которые в лабораторных услови­ях можно получить путем экстракции трихло-руксусной кислотой по Буавену (A. Boivin) и Месробяну (L. Mesrobeanu). Полный антиген, антиген Буавена содержит до 10 % белка. Он входит в состав клеточной стенки грамотри-цательных бактерий. Данные комплексы со­стоят из белка — пептида, обуславливающего иммуногенность комплекса; фосфолипида В, включающего в свой состав фосфатидилхо-лин — основной компонент клеточной стенки бактерий; двухвалентных ионов Са и Mg; ЛПС,

входящего в состав наружной мембраны кле­точной стенки грамотрицательных бактерий, который и является собственно эндотоксином, его основным компонентом (липополисахарид-ная фракция полного антигена, без белкового компонента). В наиболее чистом виде ЛПС получают путем водно-фенольной экстракции по Вестфалю (О. Westphal). Карболовая кислота разрушает белки. ЛПС состоит из липида А и собственно полисахарида, в состав которого входит базисная часть — R-ядро, образованное 3-дезокси-D-манно-октулозоновой кислотой и остатками гептоз, а также О-специфичес-ких олигосахаридных цепей, обуславливающих антигенную специфичность ЛПС грамотрица­тельных бактерий. Липид А и R-ядро поли­сахарида имеют одинаковое строение у всех грамотрицательных бактерий, за исключением

B. pertussis, В. abortus, В. fragilis, P. aeruginosa,

C. violaceum, R. viridis, R. tenue, у которых они об­ ладают ярко выраженной индивидуальностью. Синтез отдельных компонентов ЛПС происходит в бактериальной клетке независимо и контроли­ руется генами, локализованными в хромосоме. Вирулентные бактерии синтезируют полную структуру ЛПС и образуют S-форму микроба, у которой О-специфические цепи составляют ²/₃ ЛПС. Бактерии со сниженной вирулентностью не имеют О- специфических цепей и образуют R-формы микроба. Они имеют многочислен­ ные бреши во внешней мембране, что сопро­ вождается нарушением ее проницаемости.

За проявления биологической активнос­ти эндотоксинов ответственна вся молеку­ла ЛПС, а не отдельные его компоненты. В отличие от белковых токсинов, они не об­ладают органотропностью и специфичностью действия. Симптомы интоксикации при за­болеваниях, вызванных грамотрицательными бактериями, однотипны, и связаны с дейс­твием образующихся медиаторов воспаления. В основе действия ЛПС лежит его неспеци­фическое липид-липидное и специфическое, за счет рецепторов CD14, взаимодействие с мембранными компонентами разных типов клеток: тромбоцитов, гранулоцитов, эритро­цитов, лимфоцитов, моноцитов и макрофагов, которые под действием ЛПС выделяют био­логически активные вещества. ЛПС запускает в макроорганизме синтез более 20 различ-

ных биологически активных веществ, кото­рые обуславливают патогенез эндотоксикоза и обладают пирогенным действием. Основной точкой его приложения являются макрофаги. Образование больших доз эндотоксина со­провождается угнетением фагоцитоза, явле­ниями выраженного токсикоза, слабостью, одышкой, диареей, нарушением сердечно­сосудистой системы, снижением давления, гипогликемией, лейкопенией, сменяющейся лейкоцитозом, агрегацией тромбоцитов, ги­потермией. При образовании больших коли­честв эндотоксина в крови вследствие усилен­ного разрушения большого количества гра-мотрицательных бактерий возможно развитие эндотоксинового шока. При образовании не­больших доз эндотоксина отмечается сла­бый токсикоз и повышение температуры тела, стимуляция фагоцитоза. ЛПС относится к ти-муснезависимым антигенам и вызывает поли-клональную стимуляцию В-лимфоцитов, акти­вирует систему комплемента по альтернатив­ному пути, является адъювантом. Небольшие дозы эндотоксина, образующиеся постоянно представителями нормальной микрофлоры тела человека в кишечнике, оказывают бла­гоприятное стимулирующее воздействие на клетки иммунной системы макроорганизма, что ведет к повышению неспецифической резистентности макроорганизма, усилению его устойчивости к инфекционным заболе­ваниям, повышению радиорезистентности и увеличению противоопухолевой активности клеток. В результате поликлональной стиму­ляции и активации системы комплемента по альтернативному пути макроорганизм нахо­дится в постоянной готовности к встрече с самыми разнообразными микробами и может противостоять им до образования специфи­ческих факторов защиты. С другой стороны, длительное присутствие поликлонального стимулятора в макроорганизме может вести к включению запретных клонов клеток и раз­витию аутоиммунных реакций. В ходе иммун­ного ответа первоначально на введение ЛПС образуются О-антитела, которые не обладают антитоксической активностью. Симптомы интоксикации уменьшаются после образова­ния антител к R-ядру полисахарида и липиду А. Так как они имеют одинаковое строение у

грамотрицательных бактерий, то антитела к ним пытаются применять для лечения септи­ческих процессов, вызванных данными мик­робами. В отличие от белковых токсинов, из эндотоксинов нельзя получить анатоксины.

Изучение антигенной специфичности ЛПС используется при проведении идентифика­ции грамотрицательных бактерий.

Кроме токсинов, в ходе инфекционного процесса в результате размножения микробы образуют целый ряд других токсических про­дуктов метаболизма, такие как ядовитые ами­ны, холин, нейрин, высшие жирные кислоты и т. д. Одновременно с их действием проис­ходит отравление организма токсическими продуктами распада собственных клеток и тканей, что играет важную роль в развитии интоксикации.

Таким образом, патогенность носит сложный полидетерминантный характер. Основными материальными носителями патогенности микробов являются морфологические струк­туры клетки, ферменты и токсины. В макро­организме они оказывают не изолированное, а комплексное воздействие. Например, ней-раминидаза холерного вибриона способствует адгезии возбудителя к эпителиальным клеткам слизистой оболочки тонкого кишечника и вза­имодействию его энтеротоксина с ганглиозид-ными рецепторами клеток, а гемо-цитолизин, образуя каналы в мембране клеток, ведет к их осмотическому повреждению и делает адени-латциклазу клеточных мембран более доступ­ной. Показана относительность деления фак­торов патогенности по их функциям. Один и тот же фактор патогенности может участвовать в различных фазах инфекционного процес­са, а в одной и той же фазе могут участвовать различные факторы патогенности. Например, капсулы бактерий способствуют их адгезии, препятствуют фагоцитозу и экранируют ком­поненты клетки, активирующие комплемент по альтернативному пути. Эндотоксины и ин-вазивные белки грамотрицательных кишечных бактерий не только способствуют их инвазии и развитию симптомов интоксикации, но и за­щищают бактерии от действия соляной кисло­ты и ферментов в желудке. В основе действия всех факторов патогенности лежат одни и те же принципиальные закономерности, связанные

со способностью активных биомолекул возбу­дителя (лигандов) к распознаванию на клет­ках-мишенях комплементарных структур, свя­зывание с которыми ведет к инициации разви­тия инфекционного процесса, патологические проявления которого связаны с синтезом тех или иных ферментов и токсинов. Факторы па­тогенности используются микробами не толь­ко в макроорганизме, но и при их попадании в окружающую среду с целью колонизации ее объектов и сохранения жизнеспособности в борьбе с конкурентами.