Энтеротоксин: свойства и механизм действия¶

Энтеротоксин — это токсин биологического происхождения, который вырабатывается микроорганизмами (главным образом бактериями) и оказывает преимущественное повреждающее действие на слизистую оболочку кишечника. По химической природе большинство энтеротоксинов представляют собой белки или пептиды, реже — липополисахаридные комплексы. Термин образован от греческих слов enteron («кишка») и toxikon («яд»). Энтеротоксины относятся к более широкой группе экзотоксинов — веществ, выделяемых живой микробной клеткой в окружающую среду, — и служат одним из ключевых факторов патогенности возбудителей кишечных инфекций и пищевых отравлений.

¶Общая характеристика

Энтеротоксины продуцируются бактериями, попавшими в просвет кишечника либо в пищевой продукт. Действие токсина проявляется после его связывания со специфическими рецепторами на поверхности эпителиоцитов (клеток кишечного эпителия). Большинство таких токсинов термолабильны — разрушаются при кипячении, — однако есть и исключения, устойчивые к нагреванию. Белковая природа обусловливает их антигенные свойства: на введение энтеротоксина организм отвечает выработкой антител, что используется при создании вакцин и диагностических сывороток.

Основной механизм действия связан с нарушением транспорта воды и электролитов через кишечную стенку. Токсин либо активирует ферменты, повышающие внутриклеточную концентрацию циклического АМФ, либо образует поры в мембране, что ведёт к усиленной секреции жидкости в просвет кишки и развитию водянистой диареи.

¶Классификация

Энтеротоксины классифицируют по нескольким признакам.

По источнику (продуценту):

По механизму действия различают:

• Цитотонические токсины, активирующие аденилатциклазу и повышающие уровень цАМФ (холерный токсин, термолабильный токсин E. coli).
• Цитотоксические токсины, повреждающие мембрану клетки и образующие поры (энтеротоксин C. perfringens).
• Суперантигены, вызывающие массивную активацию иммунных клеток (стафилококковые энтеротоксины).

¶Механизм действия

Наиболее изучен механизм холерного токсина. Он состоит из двух субъединиц: A (активной) и B (связывающей). Субъединица B прикрепляется к ганглиозиду GM1 на мембране эпителиоцита, после чего субъединица A проникает внутрь клетки и рибозилирует G-белок. Это необратимо активирует аденилатциклазу, вследствие чего резко возрастает синтез цАМФ. Высокий уровень цАМФ блокирует всасывание натрия и стимулирует выход хлоридов и воды в просвет кишки. Результат — обильная водянистая диарея, приводящая к обезвоживанию и потере электролитов.

Стафилококковые энтеротоксины действуют иначе: они устойчивы к нагреванию (выдерживают кипячение в течение десятков минут) и не разрушаются пищеварительными ферментами. Попадая в желудочно-кишечный тракт с заражённой пищей, они действуют как суперантигены, вызывая бурную реакцию иммунной системы и быстрое развитие рвоты и диареи — уже через 2–6 часов после приёма пищи.

¶Заболевания, вызываемые энтеротоксинами

Энтеротоксины играют ведущую роль в патогенезе ряда инфекций и интоксикаций:

• Холера — тяжёлое заболевание, при котором холерный токсин вызывает массивную потерю жидкости (до 20 литров в сутки в тяжёлых случаях).
• Стафилококковая пищевая токсикоинфекция — одно из самых распространённых пищевых отравлений, связанное с употреблением продуктов, хранившихся с нарушением температурного режима.
• Пищевое отравление, вызванное Bacillus cereus, — две формы: рвотная (короткий инкубационный период) и диарейная (более длительная).
• Клостридиальный гастроэнтерит — связан с энтеротоксином C. perfringens типа A.

¶Применение и значение

Знание свойств энтеротоксинов используется в нескольких областях. В медицине на основе инактивированных токсинов создают анатоксины и вакцины, например холерную вакцину. В лабораторной диагностике энтеротоксины применяют для идентификации возбудителей и определения их токсигенности. В биотехнологии гены энтеротоксинов используют как модели для изучения механизмов секреции белков.

Кроме того, энтеротоксины служат объектом эпидемиологического надзора: их обнаружение в пищевых продуктах и клиническом материале позволяет устанавливать источник вспышек кишечных инфекций. Профилактика связана прежде всего с соблюдением санитарных норм при хранении и приготовлении пищи, а также с контролем качества воды.

¶Устойчивость и инактивация

Устойчивость энтеротоксинов к внешним воздействиям неодинакова. Холерный токсин и термолабильный токсин E. coli разрушаются при нагревании выше 60–80 °C. Стафилококковые энтеротоксины, напротив, выдерживают кипячение и сохраняют активность в широком диапазоне pH, что делает их особенно опасными в пищевых продуктах. Инактивация достигается автоклавированием, обработкой формалином (при получении анатоксинов) и воздействием некоторых дезинфектантов.