Сложные (клмплексные) а-в экзотоксины

В сложных экзотоксинах бифункциональная система возникает без участия протеолитических ферментов – в результате независимого синтеза и последующего соединения в комплекс активаторного и акцепторного фрагментов, и роль активации по типу протеолиза у них сводится к переводу активаторного фрагмента из неактивного в активное состояние.

Токсин V. Cholerae

Токсин, вырабатываемый холерным вибрионом относится к группе сложных А-В токсинов. Холерный экзотоксин является нейтральным белком с молекулярным весом около 84000 дальтон. Он состоит из двух нековалентно связанных друг с другом пептидов. Эта двухкомпонентная система устойчива в нейтральной зоне рН и легко диссоциирует при рН 3,2-3,5

Молекула холерного энтеротоксина имеет кольцевую структуру (рис. 8), в которой фрагмент А окружен пятью субъединицами фрагмента В.

Рис.8. Структурная модель холеного токсина.

Фрагмент А, синтезируемый бактериальной клеткой в виде полипептидной цепи с Мм 29000, не обладает активностью. Под действием протеаз и тиоловых агентов в процессе активации токсина фрагмент А диссоциирует на две субъединицы, одна из которых – А1-субъединица (Мм 23000) выполняет активаторную функцию , другая – А2-субъединица (Мм 6000) предположительно участвует в транспорте активатора через цитоплазматическую мембрану клетки-мишени. Крупномолекулярный фрагмент пептида А представляет собой димер, в котором мономеры друг с другом связаны дисульфидным мостиком.

Отдельно от компонента В, обуславливающего взаимодействие токсина с рецептором чувствительной клетки, компонент А не способен вызывать развитие специфической холерной диареи. Компонент А реагирует с антитоксической сывороткой и в иммунологических тестах обнаруживает не идентичность с компонентом В токсина. “Легкие” субъединицы, входящие в состав компонентов В, соединены в ним нековалентно, и эта связь нарушается при нагревании в додецилсульфате натрия. Стабильность компонента В значительно возрастает при обраротке его формалином. По данным иммунохимического анализа компонент В холерного токсина не обнаруживает антигенного родства с компонентом А. Посредством компонента В холерный токсин взаимодействует с ганглиозидом G_M1, представляющим собой рецептор для этого токсина. Однако с ганглиозидом вступает в специфическое связывание компонент В не только в составе целого токсического комплекса, но и находящийся в свободном виде. Более того, такой же способностью обладают и отдельные “легкие” субъединицы, из которых построен компонент В.

Холерный токсин в кислой среде диссоциирует на составляющие его компоненты. Диссоциация сопровождается потерей активности и образованием двух самостоятельных пептидов. Спонтанно образованный пептид, соответствующий компоненту В токсина, был использован для создания антитоксического иммунитета и поэтому стал фигурировать, как антитоксин или по- другому, как холерогеноид, в отличие от холерогена – термина, обозначающего цельный токсин. Таким образом, холерогеноид, или антитоксин, представляет собой нечто иное, как компонент В интактного токсина. Кролики, иммунизированные холерным антитоксином. Приобретают устойчивость к действию токсина при введении его в кишечник, а уровень выявляемой при этом специфической резистентности коррелируют с титром антител, находящихся в сыворотке крови.

Сам по себе компонент В не обладает токсическими свойствами и в эксперименте на животных дает лишь слабую кожную реакцию.

Компонент В холерного токсина имеет клеточное происхождение, в то время как компонент А является внеклеточным продуктом V. сholerae.

Важная роль в связывании токсина с ганглиозидом принадлежит остаткам лизина. По-видимому, остатки этой аминокислоты структурно входят и в область молекулы, содержащей антигенные детерминанты, антитела к которым являются основой антитоксического иммунитета к холере. Экспериментально показано, что холерный антитоксин может быть с успехом использован для вакцинации против холеры.

Антитоксические антитела предохраняют не только от развития холерного эффекта у зараженных животных, но и препятствуют возникновению воспалительной реакции при внутрикожной пробе.

Аналогично дифтерийному токсину биологическая активность холерогена проявляется только в присутствии акцепторного В-фрагмента. Компонент В холерного токсина представляет собой агрегат с молекулярным весом 56000-60000 дальтон, построенный из “легких” субъединиц. Величина “легкой” субъединицы, по данным различных авторов, варьирует от 8000 до 15000 дальтон.

Биологическое действие холерного энтеротоксина связано с его способностью вызывать устойчивую активацию мембранной аденилатциклазы, катализирующей превращение АТФ в цАМФ, путем инактивации ГТФ-связывающего белка, осуществляющего регуляцию системы через гидролиз ГТФ до ГДФ.

Аденилатциклазная система активируется вследствие присоединения к ее гуаниннуклеотидному центру ГТФ, гидролиз которого блокирует ее активность. После фиксации холерогена с помощью фрагмента В на ганглиозидном рецепторе эпителиальной клетки тонких кишок фрагмент А проникает через образованный В-субъединицами канал внутрь клетки, где подвергается активации и расщеплению на субъединицы А1 и А2. Активаторная субъединица А1 катализирует гидролиз NAD и перенос образовавшейся АДФ-рибозы на ГТФ-связывающий белок

Риболизирование инактивирует ГТФ-связывающий белок, вследствие чего процесс гидролиза ГТФ ингибируется, а активация аденилатциклазы и образование цАМФ приобретают устойчивый характер. Возросший уровень цАМФ обусловливает нарушение регуляторных процессов в клетках кишок, в частности увеличение скорости выделения ионов хлора и натрия и снижение скорости всасывания ионов калия, что влечет за собой выделение больших количеств воды. Массивная гиперсекреция воды приводит к резкой потере тканевой жидкости и развитию диареи.

Сходное с холерогеном действие проявляют также энтеротоксины, продуцируемые E. coli и S. enteritidis, причем антитела против токсина возбудителя холеры нейтрализуют и токсины этих бактерий, что указывает на общность их химической структуры.