Войти
Микробные токсины - это токсины, вырабатываемые микроорганизмами, включая бактерии и грибы. Микробные токсины способствуют развитию инфекций и заболеваний, напрямую повреждая ткани хозяина и отключая иммунную систему. Некоторые бактериальные токсины, такие как нейротоксины ботулина, являются наиболее сильными из известных природных токсинов. Однако микробные токсины также находят важное применение в медицинской науке и исследованиях. В настоящее время разрабатываются новые методы обнаружения бактериальных токсинов, чтобы лучше изолировать и понять эти токсины. Потенциальные применения исследований токсинов включают борьбу с вирулентностью микробов, разработку новых противоопухолевых препаратов и других лекарств, а также использование токсинов в качестве инструментов в нейробиологии и клеточной биологии.
Бактерии генерируют токсины, которые можно классифицировать как экзотоксины или эндотоксины. Экзотоксины генерируются и активно секретируются; эндотоксины остаются частью бактерий. Обычно эндотоксин является частью внешней мембраны бактерии и не высвобождается, пока бактерия не будет убита иммунной системой. Реакция организма на эндотоксин может включать сильное воспаление. В целом, воспалительный процесс обычно считается благоприятным для инфицированного хозяина, но если реакция достаточно серьезная, это может привести к сепсису.
Некоторые бактериальные токсины можно использовать для лечения опухолей.
Токсиноз - это патогенез, вызванный одним бактериальным токсином, не обязательно связанный с бактериальной инфекцией (например, когда бактерии умерли, но уже продуцировали токсин, который попадает в организм). Это может быть вызвано, например, токсинами Staphylococcus aureus.
Цианобактерии являются важными автотрофными бактериями в водной пищевой сети. Взрывы цианобактерий, известные как цветение водорослей, могут производить токсины, вредные как для экосистемы, так и для здоровья человека. Определение степени цветения водорослей начинается с отбора проб воды на разных глубинах и в разных местах цветения.
SPATT - полезный инструмент в отслеживание цветения водорослей, поскольку это надежно, чувствительно и недорого. Одним из недостатков является то, что он не дает очень хороших результатов для водорастворимых токсинов по сравнению с гидрофобными соединениями. Этот инструмент в основном используется для определения межклеточной концентрации токсинов, но цианобактерии также можно лизировать для определения общего количества токсина в образце.
ПЦР - это молекулярная инструмент, позволяющий анализировать генетическую информацию. ПЦР используется для увеличения количества определенной ДНК в образце, которые обычно являются конкретными генами в образце. Генетические мишени для цианобактерий в ПЦР включают ген рибосомной РНК 16S, оперон фикоцианина, внутреннюю транскрибируемую спейсерную область и ген субъединицы β РНК-полимеразы. ПЦР эффективна, когда известен ген известного фермента, продуцирующего микробный токсин, или сам микробный токсин.
Существует множество различных способов мониторинга уровней ферментов с помощью ингибирование ферментов. Общий принцип во многих из них заключается в использовании знания о том, что многие ферменты управляются фосфат-высвобождающими соединениями, такими как аденозинтрифосфат. Используя радиоактивно меченый фосфат P, можно использовать флуорометрический анализ. Или можно использовать уникальные полимеры, чтобы иммобилизовать ферменты и действовать в электрохимическом биосенсоре. В целом, преимущества включают быстрое время отклика и небольшую пробоподготовку. Некоторые из недостатков включают отсутствие специфичности с точки зрения возможности получения показаний очень малых количеств токсина и жесткость анализов при применении определенных процедур к различным токсинам.
В этом методе обнаружения используются антитела млекопитающих для связывания с микробными токсинами, которые затем могут обрабатываться различными способами. Одним из коммерческих способов использования иммунохимического обнаружения может быть твердофазный иммуноферментный анализ (ELISA). Преимущество этого анализа в том, что он позволяет выявить широкий спектр токсинов, но может иметь проблемы со специфичностью в зависимости от используемого антитела. Более экзотическая установка включает использование квантовых точек CdS , которые используются в электрохемилюминесцентном иммуносенсоре. Важным аспектом иммунохимических методов, тестируемых в лабораториях, является использование нанопроволок и других наноматериалов для обнаружения микробных токсинов.
Существует более 200 Clostridium виды в мире, которые живут в обычных местах, таких как почва, вода, пыль и даже наши пищеварительные тракты. Некоторые из этих видов продуцируют вредные токсины, такие как токсин ботулина и токсин столбняка. Большинство видов Clostridium, которые действительно имеют токсины, обычно имеют бинарные токсины, первая единица которых участвует в попадании токсина в клетку, а вторая единица вызывает клеточный стресс или деформацию.
Ботулинические нейротоксины ( BoNTs) являются возбудителями смертельного пищевого отравления ботулизмом и могут представлять серьезную угрозу биологической войны из-за своей чрезвычайной токсичности и простоты производства. Они также служат мощным инструментом для лечения постоянно расширяющегося списка заболеваний.
Clostridium tetani производит столбнячный токсин (белок TeNT), который приводит к смертельному состоянию, известному как столбняк у многих позвоночных (включая человека) и беспозвоночных.
Эти токсины производятся вибрионами видами бактерий, и они любят накапливаться в морских обитателях, таких как рыба иглобрюх. Эти токсины образуются, когда бактерии вибриона подвергаются стрессу из-за изменений температуры и солености окружающей среды, что приводит к образованию токсинов. Основная опасность для человека возникает при употреблении загрязненных морепродуктов. Отравление тетродотоксином становится обычным явлением в более северных и, как правило, более холодных морских водах, поскольку более частые осадки и более теплые воды из-за изменения климата заставляют бактерии-вибрионы вырабатывать токсины.
Белки иммунного уклонения от Staphylococcus aureus имеют значительную консервацию белковых структур и целый ряд действий, направленных на два ключевых элемента иммунитета хозяина., комплемент и нейтрофилы. Эти секретируемые факторы вирулентности помогают бактериям выжить в механизмах иммунного ответа.
На данный момент описан только один вирусный токсин: NSP4 из ротавирус. Он ингибирует опосредованный микротрубочками секреторный путь и изменяет организацию цитоскелета в поляризованных эпителиальных клетках. Он был идентифицирован как вирусный энтеротоксин на основании наблюдения, что белок вызывал диарею при внутрибрюшинном или интра-подвздошном введении новорожденным мышам в зависимости от возраста. NSP4 может индуцировать водную секрецию в желудочно-кишечном тракте новорожденных мышей за счет активации возрастной и Ca2 + -зависимой проницаемости анионов плазматической мембраны.
СМИ, связанные с микробными токсинами в Wikimedia Commons