Bakteriaalsed endotoksiinid. Bakteriaalsete endoteeli toksiinide määramine Gramnegatiivsete bakterite endotoksiini iseloomustab

Eemaldamise meetodid bakteriaalsed endotoksiinid bioloogilistest proovidest.

Laiemas mõttes on endotoksiinid bakteritele toksilised ained, mis on bakterite struktuurikomponendid. Privaatsed ja enim mainitud endotoksiinid on lipopolüsahhariidid (LPS). Lipopolüsahhariidid on gramnegatiivsete bakterite membraanide struktuurikomponendid, mis säilitavad membraani stabiilsuse. Escherichia coli raku kohta on umbes kaks miljonit LPS-i molekuli. Hoolimata asjaolust, et endotoksiinid on üsna kindlalt seotud rakumembraaniga, vabaneb bakterirakkude jagunemise ja surma käigus bakteriaalsed endotoksiinid. Kohalolek bakteriaalsed endotoksiinid ravimites, eriti nendes, mida kasutatakse intravenoosseks manustamiseks, on suur probleem. Kuigi endotoksiinid ise ei ole mürgised ained, aktiveerib nende sattumine organismi immuunsüsteemi – peamiselt monotsüütide ja makrofaagide aktiveerimise kaudu –, mis viib mitmete põletikuvastaste vahendajate, näiteks tuumori nekroosifaktori (TNF) vabanemiseni. interleukiinid (eriti IL-6 ja IL-1) ja muud ained. Põletikuvastase kaskaadireaktsiooni tekkimine, millega kaasneb palavik ja palavik (nn endotoksiline šokk), võib lõppeda surmaga.

Võrreldes valkudega, bakteriaalsed endotoksiinid väga stabiilne. Nende stabiilsus säilib kõrgetel temperatuuridel ja laias pH vahemikus.

Alates 19. sajandi lõpust hakati avaldama töid, mis kirjeldavad toksilist toimet pärast bakterikultuuridest valmistatud ja mikroorganisme mittesisaldavate lahuste intravenoosset manustamist. Ja selliste teoste arv kasvab pidevalt.

1912. aastal hakkasid Hort ja Penfold kasutama terminit "pürogeenne" (pürogeenne), viidates lahustele, mis põhjustavad palavikulist seisundit. 1945. aastal avaldas Westphal artikli, milles kirjeldas bakteriseina väliskihis leitud polüsahhariidide kompleksi, millel oli pürogeenne toime.

Järgnevatel aastatel avaldas Westphal veel mitu artiklit, kus ta jätkas erinevate enterobakterite liposahhariidide uurimist. Järgnevatel aastatel jätkati endotoksiinide molekulaarse korralduse ja nende kehale avalduva toimemehhanismi uurimist.

Neid nimetatakse ka polüsahhariidideks (LPS), need on gramnegatiivsete bakterite välismembraani põhikomponendid (vt joonis 1).

Joonis 1: E. coli K-12 sise- ja välismembraanide molekulaarne mudel
Kujundid: ovaalid ja ristkülikud tähistavad suhkrujääke, ringid - erinevate lipiidide polaarsed töörühmad.
Lühendid: PPEtn (ethanolamine pyrophosphate); LPS (lipopolüsahhariid); Kdo (2-keto-3-desoksüoktoonhape).

Need koosnevad hüdrofiilsest polüsahhariidi jäägist, mis on kovalentse sideme kaudu ühendatud hüdrofoobse lipiidijäägiga (lipiid A) (vt joonis 2).

Enamiku bakteriliikide liposahhariidid koosnevad kolmest põhiplokist:
- O-antigeeni blokeerimine (O-antigeeni piirkond),
- tuum oligosahhariid (tuum oligosahhariid),
- lipiid A (lipiid A).

O-antigeen koosneb peamiselt identsete oligosahhariidide järjestusest (igaühes kolm kuni kaheksa monosahhariidi), mis määravad vastava bakteri liigispetsiifilisuse ja seroloogilised omadused.
Tuumaoligosahhariidil on konserveerunud struktuur, mille sisemine piirkond koosneb 3-deoksü-D-manno-2-oktuloonhappe (KDO) heptoosist ja välimine piirkond, mis koosneb heksoosidest. Näiteks E. coli liikide hulgas on teada viis erinevat tüüpi tuumpiirkonda.Lipiid A on endotoksiini kõige konserveeritum osa ja vastutab enamiku endotoksiini bioloogiliste omaduste, sealhulgas selle bioloogilise toksilisuse eest. Bakteritüved, mille membraanides puudub lipiid A või endotoksiin, ei ole tänapäeva teadusele teada.

Joonis 2: E. coli endotoksiini keemiline struktuur
(Hep) L-glütserool-D-mannoheptoos; (gal)galaktoos; (Glc) glükoos; (KDO)-2-keto-3-desoksüoktoonhape; (NGa) N-atsetüülgalaktoosamiin; (NGc) N-atsetüülglükoosamiin.

Endotoksiini monomeeri molekulmass on tavaliselt vahemikus 10 kuni 70 kDa. Kuid on ka üksikuid erandeid: 2,5 kDa lühikese O-antigeeniga kuni 70 kDa väga pika O-antigeeniga. Rakud "kaotavad" endotoksiine suurtes kogustes oma surma ajal, samuti kasvu ja jagunemise protsessis. Endotoksiinid on resistentsed kõrged temperatuurid ja neid ei hävitata standardsete autoklaavirežiimide korral. Endotoksiine saab hävitada ainult järgmistel viisidel: 250°C 30 minutit või 180°C rohkem kui 3 tundi. Vähemalt 0,1 M kontsentratsiooniga hapete ja leeliste kasutamine võib samuti kaasa tuua endotoksiinide hävimise.

Endotoksiinide eemaldamise meetodid

Eemaldamiseks kasutatakse mitmeid meetodeid bakteriaalsed endotoksiinid: ioonvahetuskromatograafia, afiinsussorbendid, geelfiltreerimine, ultrafiltreerimine, sahharoosi gradienttsentrifuugimine, kahefaasilise eraldussüsteemi kasutamine.

Eemaldamise meetodi määrab ulatus ja majanduslik otstarbekus. Endotoksiinide eemaldamiseks suurtest kogustest kasutatakse tavaliselt ultrafiltratsiooni ja ioonvahetuskromatograafiat. Ultrafiltratsioon on väga tõhus endotoksiinide eemaldamisel veest ja vesilahustest, kuid see on täiesti ebasobiv valke või nukleiinhappeid sisaldavate lahuste endotoksiinide eemaldamise korral. Samad ultrafiltrimise puudused kehtivad ioonivahetuskromatograafia puhul. Afiinsussorbentide kasutamine, mis on tavaliselt immobiliseeritud agaroosile, sefaroosile, akrüülamiidile ja teistele kandjatele, on ehk kõige enam tõhus viis eemaldus bakteriaalsed endotoksiinid. Selle lähenemisviisi peamised puudused on: 1. eemaldamisprotsessi kestus (proovi on vaja korduvalt läbi kolonni lasta, voolukiirus ei saa olla suur, kuna see põhjustab sorbendi deformatsiooni), 2. lahjendus. Proovi kogus puhastamise ajal võib olla 10-100-kordne, 3. afiinsussorbendi maksumus võib olla väga kõrge.

Kahefaasiline eraldussüsteem on odavaim ja tõhusaim viis endotoksiinide eemaldamiseks. Selle meetodi põhiprintsiibiks on kahefaasilise mitsellaarsüsteemi moodustamine tänu lisamisele vesilahus mitsellaarpolümeer. Bakteriaalne endotoksiin saadud mitsellid püüavad kinni hüdrofiilsest vesiosast ja jäävad faaside eraldumise ajal hüdrofoobsesse keskkonda (vt joonis 3).

Joonis 3: Temperatuuri tõusust põhjustatud mitsellide kahefaasilise eraldamise skeem.
Mitsellid võivad esineda ka vesifaasis, kuid nende suurus on palju väiksem kui alumises hüdrofoobses osas.

Kolme kahefaasilise süsteemi ravi tsükli kasutamine vähendab endotoksiinide taset kõigis E. coli-st saadud rekombinantsetes valkudes enam kui 99%. Samas ei muutu ka valkude endi bioloogiline aktiivsus ja omadused.
Kahefaasilise süsteemi puuduseks on see, et pärast eraldamist jääb teatud kogus lisatud mitselle moodustavat polümeeri alati vesifaasi. Mõned teadlased usuvad, et selle polümeeri lisandid on Negatiivne mõju sel viisil puhastatud ravimite edasise kasutamisega. Teised teadlased lükkavad sellise negatiivse mõju ümber. Meie kogemus bakteriaalsetest endotoksiinidest puhastatud preparaatidega, kasutades kahefaasilist mitsellaarsüsteemi, nii in vitro kui ka in vivo, ei näidanud negatiivset mõju ei rakkudele ega puhastatud preparaatidega süstitud loomadele.
Ilmselt nõuab sellise süsteemiga töötamine teatud oskusi ja nende puudumine võib avalduda hilisemates tulemustes.

Endotoksiinide määramine

Endotoksiinide määramiseks kasutatakse rutiinselt LAL-testi (LAL: Limulus Amebocyte Lysate). Alates seitsmekümnendatest on see test asendanud varem kasutusel olnud nn pürogeense testi, mil katseravimit manustati küülikutele. Küülikud on endotoksiinide suhtes väga tundlikud ja nende reaktsioon süstitavatele ravimitele on pikka aega olnud pürogeensuse näitaja.
Nüüd on kasutatud ka EAA testi (EAA: Endotoxin Activity Assay). Selle testi töötas välja Spectral Diagnostics Inc. (www.spectraldx.com) ja võimaldab tuvastada endotoksiinide taset veres.
Kõrval rahvusvaheline klassifikatsioon endotoksiinide kontsentratsioon on näidatud EL-is (endotoksiini ühikud): EU/ml või EU/mg. Üks ühik (1 EL) vastab ligikaudu 100 pg endotoksiinile. Üks gramnegatiivne bakterirakk sisaldab ligikaudu 10–15 g ehk 1 fg endotoksiini, seega toodab 1 EL 105 bakterit. 1 ml E. coli üleöökultuuri sisaldab 5 x 108 kuni 109 rakku, mis vastab kuni 10 000 EU-le 1 ml kultuuri kohta.

Maksimaalne lubatud tase endotoksiin juures intravenoosne manustamine- 5 EU kilogrammi keha kohta tunnis.

Põhineb CJSC Sileksi artikli materjalidel. Reaktiivid endotoksiinide eemaldamiseks. www.sileks.com

Erakordse tähtsusega arengumehhanismide mõistmisel nakkushaigused mängis bakteriaalsete toksiinide avastamist. Nakkushaiguste uurimisel on üllatavalt huvitav lehekülg eelkõige bakteriaalsetele lipopolüsahhariididele (endotoksiinidele) pühendatud uuringutest, mis ilmselt pole siiani lõplikult lõpetatud.

R. Koch avaldas 1884. aastal ühes oma loengus koolera arengumehhanisme käsitledes arvamust, et koolera vibrio kultuuri intraperitoneaalse süstimisega katseloomadel avastatud patoloogiliste ja anatoomiliste muutuste olemus viitab bakteriaalsele rollile. mürgid. See idee ei olnud iseenesest revolutsiooniline, kuna lahustuvate toksiinide (nagu näiteks difteeriabatsill) uuringuid tehti juba sel ajal nii Berliinis (Behring ja Kitasato) kui ka Pariisis (Roux ja Yersin), kuid see suunas. R. Kochi õpilane Richard Pfeiffer koolera patogeneesi põhjalikumaks uurimiseks.

Selle töö tulemusena kirjeldati "mürgist ainet, mis on organismiga seotud mikroobirakuga". Pfeiffer jõudis sellele järeldusele hästi läbimõeldud, nagu praegu öeldakse, "uuringukavandi" ja tulemuste laia hüpoteetilise tõlgenduse tulemusena, kuna mõned teised teadlased töötasid sarnase "toksilise ainega". P. Panum, A. Cantani, H. Buchner.

Tuleb tunnistada, et mis tahes nähtuse või nähtuse avastamist ei soodusta mitte ainult ja mitte niivõrd selle eksperimentaalne või kliiniline reprodutseerimine, vaid tulemuste hüpoteetiline tõlgendus, mis sobiks üldtunnustatud teooriaga ja ei sobiks. põhisätteid rikkuda. Pfeiffer pidi otsima väljapääsu, nagu alguses tundus, lootusetust olukorrast. Pfeifferi uurimistöö reprodutseerimisel ei õnnestunud kellelgi Vibrio cholerae't tuvastada. kõhuõõnde katseloomadel. Kuna loomad surid ja neilt mikroobi ei leitud, oli see vastuolus kõige olulisema "Koch-Henle postulaadiga" - patogeeni kohustusliku eraldamisega. Selgituse leidmine nõudis Pfeifferilt suurt leidlikkust, et eksperimentaalselt kinnitada ja selgitada, et V. cholerae mürgine aine on seotud mikroobiraku kehaga.

See oli julge ja revolutsiooniline idee, sest see läks vastuollu ühe teise tolleaegse põhimõttelise ideega, mis algselt seletas igasuguse nakkushaiguse teket, nimelt mikroobide elutähtsat tegevust. Pfeiffer kinnitas kirjeldatud mürgise aine seost mikroobiraku kehaga viimase punktina, kirjeldades, et koolera vibrio termiline hävitamine ei nõrgenda selle toksilist potentsiaali. Nii sõnastas Pfeiffer elegantsete eksperimentide seeriaga, mis põhines sügaval läbinägelikul analüüsil, mõiste endotoksiinist kui mürgist, mis on tihedalt seotud mikroobirakuga ja mis vabaneb alles pärast selle surma, põhjustades patoloogiliste reaktsioonide arengut.

Kummalisel kombel vältis Pfeiffer oma varajastes töödes terminit "endotoksiin", nimetades seda "primaarseks kooleratoksiiniks", lubades seda kasutada ainult suulistes ettekannetes, näiteks 1903. aastal Brüsselis peetud loengus. "endotoksiini » kasutas esmakordselt 1903. aastal Pasteuri Instituudi töötaja J. Rehns, kes töötas varem Pariisi arstiteaduskonnas ja Frankfurdi Paul Ehrlichi instituudis. Pfeiffer kasutas terminit "endotoksiin" esimest korda trükises alles 1904. aastal. Selles faktis on teatav iroonia: Berliini nakkushaiguste instituudis pakutud terminit kasutas trükis esmakordselt Pasteuri instituudi töötaja. Ja seda hoolimata asjaolust, et 20. sajandi alguses olid kaks juhtivat nakkushaiguste uurimiskeskust - Berliinis ja Pariisis - kõige karmimas teaduslikus konkurentsis, välistades igasugused ametlikud kontaktid ja teabevahetus, mille jaoks oli prioriteet. uurimistöös oli määrav.

Kuna endotoksiiniks nimetatud biopolümeeri keemiline struktuur on endiselt pikka aega jäi uurimata, uuringute eesmärgil kasutati tavaliselt mikroobse rakukultuuri termilisel töötlemisel saadud bakterilüsaati. Saadud preparaatide standardimise ja võrdlemise võimaluse puudumine tõi kaasa asjaolu, et teadlased kirjeldasid bakterilüsaate kasutades nende erinevaid bioloogilisi omadusi (eelkõige "kaitsvat" ja "kahjustavat" toimet), isegi eeldamata, et toimeaine kõigil juhtudel on sama, biopolümeer on lipopolüsahhariid (LPS).

Nii kasutas Ameerika kirurg W. Coley juba XIX sajandi 90ndatest (ja kuni XX sajandi 40ndateni) teatud eduga mikroobirakkude lüsaate konservatiivne ravi pehmete kudede sarkoom ja H. Buchner Saksamaal töötas sissejuhatuse põhjal välja "uue hügieeni". bakteriaalsed lüsaadid et tõsta organismi vastupanuvõimet nakkushaigustele.

Endotoksiini keemilise struktuuri uurimine ja optimaalsete meetodite määramine selle ekstraheerimiseks sai võimalikuks alles 1950. aastatel, kuid see ei toonud olukorda selgust, vaid muutis selle biopolümeeri veelgi salapärasemaks. Täiesti arusaamatuks jäi, kuidas endotoksiinidel on nii üllatavalt ebausutav bioloogilise aktiivsuse spekter, mis hõlmab ühelt poolt osalemist nakkushaiguste tekkes, palaviku, DIC ja šoki esilekutsumist, teisalt aga on nad võimas. stimulant immuunsussüsteem, suurendades organismi vastupanuvõimet infektsioonidele, aidates kaasa teatud tüüpi sarkoomide resorptsioonile. Endotoksiinide bioloogilist aktiivsust puudutava lahkneva teabe koondamine ühtseks sidusaks kontseptsiooniks osutus väga keeruliseks ülesandeks, mis nõudis nende toime molekulaarseid mehhanisme selgitavaid täiendavaid uuringuid, mis said võimalikuks alles palju hiljem.

Teadlaste põhitähelepanu oli suunatud endotoksiinide rolli uurimisele nakkushaiguste tekkes, millele aitas suuresti kaasa eksperimentaaluuringute suhteline lihtsus ja kättesaadavus. Nende tööde spiraal kulges paralleelselt kõigi fundamentaalteaduste valdkonna saavutustega ning originaalkirjandus peegeldas aastast aastasse nagu peeglis käimasoleva uurimistöö potentsiaalsete võimaluste taset. Käimasolevate uuringute intensiivsus on pidevalt kasvanud, kuna nende tõhusus oli otsese rakendusliku tähtsusega, eelkõige selliste seisundite diagnoosimise, ravi ja ennetamise meetodite ja meetodite väljatöötamisel, mille kujunemisel lipopolüsahhariidid mängivad juhtivat rolli. Bakteriaalsete lipopolüsahhariidide uurimise peamiste etappide kronoloogia on näidatud joonisel.

Bakteriaalsete lipopolüsahhariidide uurimise peamiste etappide kronoloogia (Rietschel E.Th., Cavaillon J.-M., 2003 järgi).

Algselt arvati, et bakteriaalse LPS-i uurimise uuringud keskendusid kitsalt ainult nakkushaiguste kliinikule, kuid järk-järgult sai selgeks nende üldine patoloogiline tähtsus.

Kahekümnenda sajandi teisel poolel olid juhtivad uurimisvaldkonnad:

1) puhastatud LPS preparaadi ja selle üksikute komponentide bioloogilise aktiivsuse spektri uurimine;

2) bakteriaalse LPS-i struktuurse ja funktsionaalse aktiivsuse mustrite määramine;

3) LPS toimemehhanismi uurimine in vitro ja in vivo;

4) LPS-i rolli määramine nakkushaiguste patogeneesis; ja lõpuks

5) ravimeetodite väljatöötamine. Kuna uute patogeneetilise ravi skeemide väljatöötamine sõltus meie teadmistest ja arusaamisest LPS-i toimemehhanismide kohta, oli see suund kliinilistes uuringutes prioriteetne.

W.H. Welch 1888. aastal (viidatud Atkins E., 1984) oli üks esimesi, kes väitis, et mikroobsed ained põhjustavad palaviku teket kaudsel viisil, soodustades "ensüümide" vabanemist, võib-olla leukotsüütidest, mis juba otseselt mõjutavad kesknärvisüsteem. Menkin W. sõnastas 20. sajandi 40ndatel hüpoteesi, mille kohaselt vahendavad endotoksiini (LPS) toimet organismile vahendajad, mida toodavad keharakud. Juba 1950. aastatel võimaldasid fundamentaalteaduste võimalused läbi viia suuremahulisi uuringuid erinevate endogeensete vahendajate rolli kohta endotoksiinide bioloogilise toime elluviimisel.

Eriti oluline oli püstitatud hüpoteesi õigsuse tõestamisel eksperimentaalne töö palaviku esilekutsumisel. Ühes esimestest alusuuringutest, mille viis läbi Bennett I.L. ja Beeson P.B. 1953. aastal leiti, et kui laboriloomadele süstitakse ägeda põletikulise eksudaadi ("Menkini püreksiin") kristallilist ekstrakti ja erinevaid mikroobseid aineid, leitakse nende verest "leukotsüütide pürogeen". Süstemaatilistel uuringutel, nagu ka katsetingimustes endotokseemia ja mitmesuguste gramnegatiivsete bakterite põhjustatud nakkushaigustega patsientidel tuvastati selliste regulatsioonisüsteemide nagu reniin-angiotensiin-aldosteroon, kallikreiin-kiniin, histamiin ja paljud teised süsteemid osalemine organismi reaktsiooni arendamisel LPS-ile.

70-80ndaid iseloomustas endotoksiinide toimel keha rakuliste funktsioonide reguleerimise molekulaarsete mehhanismide üksikasjalik uurimine. Erilise koha nendes uuringutes hõivasid uuringud prostaglandiinide rolli kohta, mille sünteesi suurenemine eksperimentaalsete gramnegatiivsete infektsioonide korral tuvastati R.A. Giannella (1973-1979). Nendel aastatel mängisid just prostaglandiinid juhtivat rolli bakteriaalsete endotoksiinide poolt esile kutsutud põletikulise vastuse kujunemisel. Aastatel 1976-1982 viisime läbi rea kliinilisi ja eksperimentaalseid uuringuid, et selgitada prostaglandiinide tähtsust mürgistussündroomi kujunemisel ägedate sooleinfektsioonide korral.

Eelkõige leiti, et enterobakterite endotoksiinid on võimelised oluliselt suurendama prostaglandiinide biosünteesi arahhidoonhappest (S.G. Pak, M.Kh. Turyanov, 1979), mis omakorda vahendab arengut. funktsionaalsed häired hemostaasi, hemodünaamika ja teiste makroorganismi süsteemide poolelt. Selle tööde seeria loogiline järeldus oli prostaglandiinide biosünteesi inhibiitorite varase kasutamise põhjendus endotoksiineemiaga patsientide ravis (SG Pak et al., 1988).

Hiljem hakati tsütokiine sama põhjalikult uurima, mis võimaldas tuvastada seost osade (peamiselt TNF-β ja IL-1) taseme ja toksilise šoki tekke vahel.

Kuna meie arusaamad bakteriaalse LPS-i toimemehhanismidest on laienenud, on korduvalt püütud kasutada erinevaid klasse. farmakoloogilised preparaadid, mille rakenduspunktiks olid endotoksiineemia "patogeneesi võtmelülid" (tabel 2).

tabel 2

Endotoksiinide toimemehhanismide uurimise põhietapid ja ettepanekud endotokseemia ravi patogeneetiliste meetodite kohta

Kuigi käimasolevad kliinilised ja eksperimentaalsed uuringud andsid lootust nende ravimite terapeutilisele efektiivsusele endotoksiineemia korral, ei saanud ükski neist valitud ravimiks.

Neid uuringuid võib pidada jätkuks põnevale "kuldkuuli" otsingule (Paul Ehrlichi järgi) ja "imeravimite" loomisele, nagu antibakteriaalseid ravimeid kuni viimase ajani nimetati, kuid tegelikult on need peegeldab meie arusaamade ulatust ja sügavust nakkushaiguste arengu patogeneetiliste mehhanismide keerukusest.

Ja tuleb tunnistada, et mida sügavamalt tunneme nakkushaiguste tekkemehhanisme, seda selgemalt ja selgemalt mõistame, et universaalset ravi ei saa olla. "Kuldne võti" meie nakkushaiguste ravi- ja ennetusmeetmete tõhususe suurendamise probleemi lahendamisel on nakkusprotsessi terviklik uurimine koos makroorganismi looduslike (looduslike) kaitsesüsteemide toimimise kohustusliku arvestamisega.

"Haigus on draama kahes vaatuses,

millest esimene mängib välja meie kangaste sünges vaikuses,

kustunud küünaldega.

Kui esineb valu või muid ebameeldivaid nähtusi,

see on peaaegu alati teine ​​vaatus."

"Palavik on tugevaim mehhanism

mille loodus on loonud oma vaenlaste alistamiseks"

Sydenham, 17. sajandi inglise arst

Dermatovenereoloogia, Rahvuslik juhtkond, 2011, lk 99–110

Soole endotoksiin ja põletik

M.Yu. Jakovlev

Praegune teaduslike teadmiste tase võimaldab teil põletikku andajärgmine määratlus: „Põletik on hädaolukorra mehhanismimmuunkaitse, mille eesmärk on ära tunda, hävitadaja võõr- ja omaantigeenide kõrvaldamine, kandmineadaptiivne ja/või patogeenne iseloom”. Teisisõnu,põletamine on alati hävitav protsess, isegi kui see on eluliselt tähtis vajalik.

aastal sõnastatud interdistsiplinaarne määratlus III kongress Vene Selts patoloogid, lähtudes õpetustestI.I. Mechnikov "Soolefaktori rollist selle mehhanismidesreenium"; G. Selye "Üldise kohanemise sündroomi" kontseptsioonid umbes algpõhjused mittespetsiifilised tegurid; "Klonaalne-Immuunsuse valikuteooria" F. Burnet ja "Endotoksiin inimese füsioloogia ja patoloogia mõisted.

Need teaduslikud teooriad on stimuleerinud kliinilist, molekulaarsetteaduslikud ja geeniuuringud, mis võimaldasid süstematiseeridavarem saadud andmed kaasasündinud ja adaptiivse immuunsuse töö, nende vastastikuse mõju ja nakkavate kohtaagendid. Teadmised probleemi selle aspekti kohta kuni viimase ajaniolid killustatud ega võimaldanud selgust saadaavaldused soolestiku immuunsüsteemi reguleerimise mehhanismide kohtaendotoksiini kogu organismi tasemel ja osalemine üld"mittespetsiifilised" tegurid põletiku rakendamisel ja käivitamiselsest ilma süsteemse teguri osaluseta on võimatu jaselle kohalikud ilmingud.

Endotoksiin - termostabiilne kõigi gramnegatiivsete mikroorganismide rakumembraani välisosa komponent, lipopolüsahhariid(LPS), mis koosneb 3 osast: hüdrofoobne lipiid A - glükolipiid uuesti kemotüüp, identne endotokigakõigi gramnegatiivsete mikroorganismide sünovid; hüdrofiilne tuum ja polüsahhariid, mis on individuaalsed ja võimaldavadtuvastada gramnegatiivsed organismid sero abilloogilised uurimismeetodid. Glükolipiidi olemasolu erineva päritoluga LPS-i molekulis määrab nende ühisusebioloogilised omadused: pürogeenne ja kasvajavastane toimecomov, võime aktiveerida rakkude diferentseerumist müelotsüütilineluuüdi ja lipiidide peroksüdatsioon,stimuleerida viirusevastast ja antibakteriaalset immuunsust,

esile kutsuda dissemineerunud intravaskulaarse koagulatsiooni sündroomid jamitu organitpuudulikkus.

Kõik see ainulaadne endotoksiinide bioloogilise aktiivsuse spekter kunihiljuti (kuni 1987-1988) käsitleti ainult sept-vormingussis ja muud nakkushaigused, mille patogeneesis seda oletatieksogeensete gramnegatiivsete bakterite LPS-i juhtiv roll. Soole endotoksiini osalemist "mitteinfektsioosse patoloogia" patogeneesis ja veelgi enam füsioloogilistes kohanemisprotsessides ei arvestatud. Eeldati, et tervestoksiini (endotoksiini) keha ei tohiks definitsiooni järgi olla. Mulle samaSelle peatüki autor oli ka teabeallikas, samas kui abiga kõrgelt puhastatud antikehad Re -glükolipiid näiliselt tervete patsientide perifeerse vere määrdudespinnale kinnitatud LPS-i ei leitud polümorfonukleaarne leukotsüüdid.

See võimaldas postuleerida uut bioloogilist nähtust – süsteemsetendotokseemiaja viitavad soole LPS-i olulisele rollile määrusesimmuunsüsteemi aktiivsus ja põletiku algus. Esiteks töötati välja uued uurimismeetodid, rida normatiivseid (“füsioloogilisi loogiline") näitajad endotoksiini kontsentratsiooni ja koguse kohta seerumisLPS-positiivnepolümorfonukleaarne leukotsüüdid perifeerses verestingimuslikult terved vabatahtlikud; Seejärel tehti kindlaks liigse LPS-i osalemise fakt erinevate haiguste patogeneesis, mida hiljem nimetatakse "endotoksiiniks"agressioon"; ja lõpuks on tuvastatud kaasasündinud immuunretseptorid niteta – TLR 4 interaktsiooni LPS-iga ja immuunsüsteemi aktiivsuse määramist noa süsteem.Seega kontrolliti üht põhielementivarem postuleeritud süsteemne endotoksiineemia, molekulaarnemehhanismid immunoreguleeriv tegevus soole LPS, mis on realiseeritud, samutivarem eeldatud hüpotalamuse-hüpofüüsi otsesel osalusel.neerupealiste süsteem. stress (füüsiline, psühho-emotsionaalne, erineva etioloogiaga) põhjustab soole endotoksiinirikka portaalvere porto-caval anastomooside kaudu täiendava väljutamise üldist vereringesse, möödudes maksast. Suhtelise puhkeseisundis, s.o. stressi puudumiselmõjul, enam kui 95% portaalverest siseneb maksa, kus kogu LPSelimineeritakse fikseeritud makrofaagide süsteemiga. Maks on kõige rohkem "vajalikantud” endotoksiinides, organis, alates sellest, millal need interakteeruvad TLR 4 tolli makrofaagid kutsusid esile kõige olulisemate sünteesi põletikuvastane tsütok- uus, pakkudes kasvajavastase füsioloogilise põhitooni, antibakteriaalne ja viirusevastane immuunsus 1 . LPS-i, mida maks ei tarbi koos sapiga naaseb soolde, kuid tõenäoliselt juba ilma polüsahhariidita osad.Osa endotoksiinist (alla 5%) tuleb portaalverega üldisesse hemotsirkulatsioonja säilitab füsioloogilise toonuse seisundi kõik immunokompetentneelundid (luuüdi, harknääre jne) ja rakud ( antigeeni esitlev, polümorfonukleaarne leukotsüüdid, lümfotsüüdid jne). Seega süsteemneendotoksiineemia täidab äärmiselt olulist funktsiooni immuunsüsteemi füsioloogilise toonuse tagamiseks. Erakorralisteks olukordadeks(hirm, hirm, orgasm, treeningstress), millega kaasneb alati stress,Endotoksiineemia immunostimuleeriv toime tugevneb, kui soole LPS-i kontsentratsioon üldises vereringes suureneb. Ilmselgelt seega füsioendotoksiinide loogilised kontsentratsioonid kõiguvad väga laias vahemikus (nulli lähedalt 1,0-ni EL/ml ) ja neil on pidev tõusutrend.vanusega. Väga sisse harvad juhud LPS-i seerumis ei ole võimalik tuvastada (või õigemini,selle kontsentratsioon on väiksem kui 0,0001 EL/ml ). Nende patsientide jaoks onterno immuunseisundi põhinäitajate oluline langus. Siiski on ka endotoksiinitaluvuse fenomen – iseloomu puudumineokkaline pürogeenne reaktsioon piisavalt kõrgel (oluliselt ülenormi ülempiir) endotoksiinide kontsentratsioon veres. Rakendamiseksendotoksiini bioloogilised omadused (eriti LPS-i ja TLR 4) kõrge tihedusega lipoproteiini (HDL) jaoks on vaja LPS-i siduvat protheiin (maksas sünteesitav ägeda faasi valk), mis kannab üle endotoksiine CD retseptor 14 ja mõned teised valgumolekulid ja kofaktorid. puudujääküks või mitu ülalnimetatud tegurit, millest enamiksünteesitakse maksas, võib põhjustada immuunpuudulikkusega haigused, mis on kõige sagedamini seotud põletikuvastaste ravimite kasutamisega maksapuudulikkusega patsientidel ja patsientidelLPS on üldringluses alla 0,0001 EL/ml.

1 Hsee on ilmselt põhjus, miks gnotobionti loomad on nakkuse vastu praktiliselt kaitsetudja neil on palju suurem tõenäosus vähki haigestuda. "Mikroobsed" loomadneil puudub soole LPS-i immunostimuleeriv toime, kuna neil puudub gramnegatiivne toimemikrofloora. (Nõustu, aut.)

Leidsime, et esitatud materjali terviklikumaks mõistmiseks on see otstarbekasvõtta piltlikult kokku immuunsüsteemi töö aluspõhimõttedkaasasündinud ja adaptiivse immuunsuse süsteemid ja koostoimed.

kaasasündinud immuunsus mitmesaja embrüo tegevuse tõttuhingamisgeenid, mis tagavad vastava arvu retseptorite sünteesi.Just nemad osalevad infektsioonivastases võitluses esimese 3-5 päeva jooksul (enne moodustumistlümfotsüütide kloonid ja spetsiifiliste antikehade kogumi väljatöötamine), mis on tingitud komplemendi aktivatsioonist, antimikroobsete peptiidide toimest ja fagotsüütide aktiivsusest. Lisaks "korraldab" kaasasündinud immuunsus eelkõige adaptiivse töösti, LPS-i koostoime tõttu TLR 4 2 ja haridus põhi põletikuvastane tsütokiinid, mis tagavad spetsiifilise immuunvastuse rakendamise.Seega evolutsiooniliselt vanem kaasasündinud immuunsuse süsteemjuhib rohkem "noort" kohanemisvõimet.

adaptiivne immuunsus suures osas juhusliku protsessigalümfotsüütide somaatilised mutatsioonid, mille tagajärjel tekivad retseptorid,on võimeline ära tundma mis tahes (isegi sünteetilisi) antigeene, sealhulgas autoantigeene, antikehi ( AT ), millele on üldises ringluses pidevalt olemas.Selliste retseptorite arv füsioloogilistes tingimustes ulatub astronoomilisenical väärtused. See adaptiivse immuunsuse organiseerimise põhimõte võimaldab luua usaldusväärse süsteemi keha kaitsmiseks infektsioonide ja potentsiaalseltkahjulikud mutatsioonid ühelt poolt ja teiselt poolt kannavad endas suurt ohtuautoimmuunne kahjustus. Põhimõtteliselt oluline on asjaolu, etet selle protsessi reguleerimisse on kaasatud kaasasündinud immuunsus, mille aktiivsuse omakorda määrab suuresti LPS kontsentratsioon üldises vere voolamine.

Kaasasündinud ja adaptiivne immuunsus toimivad paralleelselt, mida võib illustreerida fagotsüütide näitega, mida aktiveerib ka soolestikendotoksiin. Suurim rahvaarv immunokompetentne rakudon kaasasündinud ja adaptiivse immuunsuse interaktsiooni tipusolemasolu selle pinnalFcretseptorid, mis suudavad vastu võtta

kõik AT , mis tähendab konkreetselt suhelda erinevate antigeenid, mis võimaldab iseloomustada neutrofiile fagotsüütidena multispetsiifilinetegevus, mis oli varem peidetud termini " mittespetsiifilisus».

Füsioloogilistes tingimustes jätkab 5-7% ringlevatest leukotsüütidestLPS-i pinnal ja ligikaudu sama palju fagotsüüteme seome endotoksiinesisse vitro. LPS-iga suheldes on fagotsüütilinesuureneb neutrofiilide potentsiaal ja nende adhesiivne aktiivsus. Nad lahkuvadveresoonte voodi ja seejärel keha (erituste koostises: väljaheited, uriin, higi jne) täidavad "kamikaze piirivalvurite" kaitsefunktsiooni elundite stroomas jakude, mis on otseses kokkupuutes keskkonnaga.

Seega süsteemne endotoksiineemia (SEE) - reguleerimise mehhanism intestinaalse LPS-i immuunsuse aktiivsus otsese uuringu käigus hüpotalamuse-hüpofüüsi-neerupealise süsteemi stii. stress, mis onelu enda atribuut, ühelt poolt annab see süsti üldisesse vereringesselisaportsjon universaalset immunostimulant, ja teiselt poolt - välilyat võimas põletikuvastane selle ülejäägi mõju suurenenud sünteesi kauduglükokortikoidid(Joon. 8-1). Selle tulemuseks on väga ebastabiilne olek.nimetatakse "tasakaaluks immuunseisund", mis piisavatel tingimusteltäpselt pikk kohanemisperiood (pikaajaline stress) võib ollarikutud. Soole LPS-i kontsentratsiooni suurenemine üldises vereringes võib ületavad füsioloogiliselt vastuvõetavaid väärtusi (need on puhtalt individuaalsed ja neil on vanusega seotud omadused) ja on ainus põhjus algatamisekslokaalne põletikuline reaktsioon (või selle ägenemine) ja süsteemnesuurema või väiksema raskusega põletikuline reaktsioon, millega kaasneb alati põletik (kehatemperatuuri tõus, valgu kontsentratsioonäge faas, ESR;leukotsütoos jne). aorganismi kohanemine pidevalt muutuvate välis- ja sisekeskkond on määrusega otseselt seotudimmuunaktiivsus ja põletiku algus, kaudselt - suurenemisessoole endotoksiini kontsentratsioonid üldises vereringes. Nii et stressvõib olla ainus põhjus endotoksiinide agressiivsuse tekkeks ja nagu Tulemuseks on põletik.

Riis. 8-1. Süsteemne endotoksiineemia - tasakaalustatud immuunseisund.

Riis. 8-2. Endotoksiini agressioon põletiku põhjustajana.

Endotoksiin agressioon- liialdamisest põhjustatud patoloogiline protsesssoolte ja/või muu päritoluga LPS-i tükk üldises vereringes, millel onselle kliinilised ja laboratoorsed ilmingud, on "eelhaigus" või unimitmekülgne ühine tegur haiguste ja sündroomide patogeneesis, mis väljendub haiguse ühes või teises nosoloogilises vormis, mis on tingitud konjunktuurist.institutsionaalne ja/või omandatud eelsoodumus 3 . See universaalEndotoksiini agressiooni mõju avaldub vähemalt kolmel viisil:autoimmuunreaktsioonide esilekutsumine (adaptiivse immuunsuse omaduste tõttu), moodustumine hüperergiline immuunne taust ja autoagressiivsusleukotsüüdid. Endotoksiini agressiooni arengu põhjused on väga erinevad: kõige levinum on stress, samuti kõik patoloogilised protsessid, mis põhjustavad soolebarjääri läbilaskvuse suurenemist (toidumürgitus ja äge sooleinfektsioonid, alkoholi liig ja düsbakterioos, ebatavaliselt rasvane ja vürtsikas toit, vürtsikas viirusnakkused, šokk jne), portaalhüpertensioon ja maksahaigused, krooniline ja äge neerupuudulikkus (kuna neerud on peamine LPS-i eritav organ).Kõige selgemaltmehhanism põletikuvastane toimingud väga lihtsustatud kujul (joon. 8-2)võib esitada pikaajalise stressi näitel ( psühho-emotsionaalneülekoormus, depressioon, hüper- ja hüpotermia, äärmuslik füüsiline aktiivsus jne).

3 Selle mõiste kasutuselevõtule eelnesid paljude kodumaiste pikaajalised uuringudja välisteadlased, sealhulgas kliinilises praktikas kasutatavate meetodite loomine LPS-i kontsentratsiooni ja aktiivsuse terviklike näitajate määramiseks antiendotoksiinpuutumatus, normatiivsete näitajate määramine. Seetõttu piirdume selles peatükis neist kõige olulisematega. (Nõustu, aut.)

stressist põhjustatudpõletikuvastane endotoksiinide mõju määratlusesteatud määral peatatakse vastupidine tegevus glükokortikoidid. Sestnende hormoonide süntees kasutab kortikaalsesse kihti sisenevat kolesteroolineerupealised ainult kombinatsioonis suure tihedusega lipoproteiinidega (HDL), mille afiinsus LPS-i suhtes on palju suurem kui kolesterooli suhtes. Seetõttu põhjustab endotoksiinide liig HDL-i puudulikkust, mis osaliselt blokeerib sünteesi. glükokortikoidid ja toob kaasa tõusu põletikuvastanemõju. Selle tulemusena see areneb hüperkolesteroleemia ja suureneb" aterogeenne indeks”, mida peeti aastaid ekslikult rikkumise ilmingukslipiidide metabolism ja ateroskleroosi arengu alus. Praegu on neid vähekes kahtlevad ateroskleroosi põletikulises olemuses, eelkõige "endoteliaalse düsfunktsiooni" rollis selle alguses (endoteeli düsfunktsiooni põhjustab omakorda endotoksiinide agressioon, mida ennustati juba 1987. aastal). Seda kontseptsiooni kinnitab väga veenvalt "aterogeensete" lipoproteiinifraktsioonide kontsentratsiooni vähenemine (madal ja vägamadal tihedus) koos LPS-i taseme langusega (<1,0 EU / ml) vereseerumis.

Endotoksiinid on oma keemilise struktuuri järgi keeruline kompleks, mis koosneb mittetoksilisest valgust ja fosfolipidopolüsahhariidist, mis talub kuumutamist kuni 80-100 ° C. Endotoksiinid on vähem toksilised kui eksotoksiinid ja neil ei ole inimorganismile spetsiifilist mõju. Olenemata sellest, millisesse mikroobidesse endotoksiin kuulub, on selle toime organismile sarnane ja avaldub üldise mürgistuse pildina.

Endotoksiinidega patsientide keha mürgistus esineb enamiku nakkushaiguste korral.

Sel juhul kahjustab veresoonte süsteem väikeste veresoonte spasmi ja nendes verehüüvete moodustumist. Kudede hapnikunälg areneb. Kesknärvisüsteemi, südame, neerude ja paljude teiste elutähtsate organite funktsioonid on rikutud. Endotoksiinid põhjustavad ka palavikulist reaktsiooni, lokaalseid põletikulisi muutusi ja leukotsüütide arvu vähenemist.

Endotoksilise šoki nime all on kliinikus tuntud üliraske keha mürgistuse aste endotoksiinidega.

See seisund tekib siis, kui organismis toimub kiire suure hulga mikroobide lagunemine ja samal ajal vabaneb korraga tohutul hulgal endotoksiini. Mikroobide hävitamine toimub kas keha kaitsvate tegurite mõjul või selliste ravimite terapeutilise kasutamise ajal, millel on; mikrobitsiidne (st mikroobe hävitav) toime, nagu penitsilliin või streptomütsiin.

Endotoksiini tsirkulatsioon üldises vereringes ei too kaasa märkimisväärses koguses endotoksiliste antikehade teket organismis, mistõttu on endotoksilisuse vastane immuunsus väga nõrk.

Loomade korduva immuniseerimisega ei ole võimalik saada piisavalt tõhusat antiendotoksilist seerumit, kuna endotoksiinid on kehvad antigeenid ja pealegi erinevad antigeense heterogeensuse poolest.

Kuna õiget terapeutilist seerumit on praktiliselt väga raske hankida ja valida, ei ole antiendotoksilised seerumid patsientide ravis laialdast rakendust leidnud. Kui loomi immuniseerida bakteritega, ei teki antikehi mitte endotoksiinide, vaid mikroobide endi vastu, st immuunsusel on antimikroobne fookus.

"Karantiiniinfektsioonid", B.A. Mokrov

Mõiste "pürogeen" pärineb kreekakeelsest sõnast "pyreto" - palavik. Pürogeenid on ained, mis võivad põhjustada kehatemperatuuri tõusu. Pürogeenne reaktsioon võib põhjustada väga erineva olemuse ja päritoluga aineid. Pürogeenide hulka kuuluvad gramnegatiivsed bakterid ja nende toksiinid, grampositiivsed bakterid ja nende toksiinid, viirused ja nende ainevahetusproduktid, samuti steroidid jne. Süstitavate ravimite kvaliteedikontrolli alal, bakteriaalsed endotoksiinid, mis on gramnegatiivsete bakterite välisseina fragmendid.

Gramnegatiivsetel bakteritel on kahekihiline rakusein, mis ümbritseb tsütoplasma membraani. Esimene kiht on väga õhuke (1 nm paksune) mittelipiidne membraan, mis koosneb peptidoglükaanist. Seda nimetatakse ka glükopeptiidiks või mukopeptiidiks. See on kompleksne maatriks, mis sisaldab polüsahhariidahelaid, mis on omavahel seotud lühikeste peptiidahelate ristsidemetega. Rakuseina teine ​​kiht on 7,5 nm paksune lipiidmembraan. Just sellel välismembraanil paiknevad endotoksiinid (lipopolüsahhariidid). Endotoksiini molekulid tagavad struktuurse terviklikkuse ja vastutavad paljude füsioloogiliste funktsioonide eest, sealhulgas bakterite patogeensete ja antigeensete omaduste määramise eest. Struktuuriliselt jaguneb endotoksiini molekul kolmeks osaks - Lipid A, Cor ja O-spetsiifiline ahel.


O-spetsiifiline ahel Core Lipid A
Lipid A koosneb disahhariidist, fosfaadist ja rasvhapetest. Lipiid A moodustavad rasvhapped võivad olla küllastunud või küllastumata. Kõige sagedamini sisaldab lipiid A happeid: palmitiin-, lauriin-, glutamiin-, meristiinhape. Lipiid A piirkond on LPS-i molekuli kõige konstantsem piirkond ja selle struktuur on paljudel bakteritel sarnane.
O-spetsiifiline kett lipopolüsahhariidid on ehitatud korduvatest oligosahhariididest. Kõige tavalisemad suhkrud, mis moodustavad O-spetsiifilise ahela, on glükoos, galaktoos ja ramnoos. See molekuli piirkond annab sellele hüdrofiilsed omadused, tänu millele on LPS vees hästi lahustuv. Polüsahhariidi osa on LPS-i molekuli kõige muutlikum osa. Sageli nimetatakse seda molekuli fragmenti O-antigeeniks, kuna just tema vastutab gramnegatiivsete bakterite antigeense aktiivsuse eest.
Cor- molekuli keskosa, mis seob O-antigeeni lipiidiga A. Formaalselt jaguneb tuum struktuur väliseks ja sisemiseks osaks. Südamiku siseosa koostis sisaldab tavaliselt L-glütsero-O-mannoheptoosi ja 2-keto-3-deoksüoktoonhappe (KDO) jääke. BWW sisaldab 8 süsinikuaatomit ja seda ei leidu peaaegu kusagil mujal looduses.
Lisaks lipopolüsahhariididele sisaldab gramnegatiivsete bakterite välissein ka valke (välimine membraan koosneb ¾ LPS-st ja ainult ¼ valgukomponentidest). Need valgud koos LPS-iga moodustavad erineva suuruse ja molekulmassiga valgu-lipopolüsahhariidi komplekse. Just neid komplekse nimetatakse bakteriaalseteks endotoksiinideks. Standardina kasutatavad puhastatud preparaadid ei sisalda peptiidifragmente ja kujutavad endast puhast lipopolüsahhariidi preparaati. Terminit "bakteriaalsed endotoksiinid" kasutatakse aga võrdselt edukalt nii looduslike endotoksiinide kohta, mis on bakterite hävimise tulemusena lahusesse sattunud, kui ka puhaste LPS preparaatide kohta.
Ühe gramnegatiivse bakteri välissein võib sisaldada kuni 3,5 miljonit LPS-i molekuli. Pärast tema surma jõuavad nad kõik lahenduseni. Gramnegatiivsete bakterite endotoksiinid jäävad bioloogiliselt aktiivseteks molekulideks ka pärast bakterite surma. Endotoksiini molekul on temperatuuristabiilne ja talub kergesti autoklaavi steriliseerimistsüklit. Endotoksiini molekulide väike suurus võimaldab neil kergesti läbida lahuste steriliseerimiseks kasutatavaid membraane (0,22 µm). Seetõttu võivad endotoksiinid esineda valmis ravimvormides, isegi kui need on toodetud aseptilistes tingimustes ja on läbinud lõpliku steriliseerimise.
Bakteriaalsed endotoksiinid on äärmiselt aktiivsed (tugevad) pürogeenid. Palavikuhoo tekkeks piisab bakteriaalsete endotoksiinide olemasolust infusioonilahuses kontsentratsioonis 1 ng / ml (umbes 10 EU / ml). Teised pürogeenid on vähem aktiivsed ja pürogeense reaktsiooni tekkeks peaks nende kontsentratsioon olema 100–1000 korda suurem. Mõisteid "pürogeenid" ja "endotoksiinid" kasutatakse tavaliselt vaheldumisi ja kuigi mitte kõik pürogeenid ei ole endotoksiinid, on kõige olulisemad gramnegatiivsete bakterite endotoksiinid.