toxické bakteriální proteiny

Toxické produkty bakteriálního metabolismu se nazývají toxické bakteriální proteiny nebo-li bakteriální toxiny, dříve se užíval termín exotoxiny. Představují zvláštní třídu jedů tvořených mikroorganismy, jsou to bílkoviny antigenní a jejich toxicita je neutralizována specifickou protilátkou.

Toxicita bakteriálních proteinových toxinů vztažená k hmotnosti se pohybuje v nanogramech na kilogram hmotnosti vnímavého makroorganismu. Letální dávka botulotoxinu a tetanospasminu je 0,5-1 ng/kg. Předpokladem je schopnost bakterie produkovat toxin v dostatečné koncentraci in vivo a aktivita toxinu v podmínkách hostitelského organismu (inaktivace toxinu neprotilátkovými složkami plazmy, aktivace ionty). Zvláštní případ představují toxiny produkované mimo hostitele, zejména v potravinách (botulotoxiny. stafylokokové enterotoxiny). U nich je toxicita ovlivněna způsobem vstřebávání a rezistencí toxinu k trávicím enzymům.

Proteinové toxiny se výrazné uplatňují v patogeneze onemocnění vyvolaných grampozitivními bakteriemi, z jejichž buněk jsou uvolňovány v průběhu růstu do prostředí; pro ně se užívalo názvu exotoxinv. Z gramnegativních bakterií se proteinové toxiny uvolňují většinou až po narušení buněčné membrány.

Proteinové toxiny jsou molekuly o hmotnosti od 30 000 až do 150 000, skládají se z peptidických řetězců, jsou termolabilní (inaktivují se varem), jsou většinou dobrými imunogeny, jejich aktivita je blokována neutralizačními protilátkami a mohou být změněny v toxoidy, které jsou využívány k aktivní imunizaci. Způsob toxického působení je do značné míry charakteristický pro jednotlivé toxiny, což je nápadné zvláště u těch toxinů, které jsou zodpovědné prakticky za všechny příznaky klinického onemocnění (toxinózy) jako jsou diftérie, tetanus, botulizmus a cholera.

Produkce toxických proteinů je kódována chromozomálně (Vibrio cholerae, Arcanobacterium haemolyticum, Corynebacterium pseudoterberculosis), na plasmidech (enterotoxiny Escherichia coli) nebo je vázána na specifického bakteriofága (Cor. diphtheriae). Produkce toxických proteinů je ovlivňována často koncentrací iontů (Fe, Ca, Mg). Rychlost množení a produkce toxinů není vždy v koleraci, bakterie se může množit a neprodukovat toxin, ačkoli příslušný gen obsahuje.

Podle mechanismu účinku toxinu, lze toxiny rozdělit do čtyř skupin:

1. cytolytické toxiny - do této skupiny se zařazují toxiny reagující s membránami eukaryotických buněk, které poškozují. Tyto se dále dělí na několik druhů:
   1. fosfolipázy C a D
   2. toxiny vázající se na cholesterol v buněčné membráně
   3. toxin působící jako povrchově aktivní látka
   4. toxin vstupující do lipoproteinové dvojvrstvy
2. intracelulárně působící toxiny - skupina toxinů pronikajících po vazbě na specifický receptor buňky do cytoplasmy, kde ovlivňují různými mechanismy fyziologii buňky. Opět rozlišujeme několik druhů podle mechanismu toxického účinku:
   1. toxiny s transferázovou aktivitou
      1. inhibující proteosyntézu
      2. zvyšující produkci cAMP nebo cGMP
      3. iota toxin Clostridium perfringens
   2. neurotoxiny (botulotoxin a tetanospasmin)
3. komplexní toxin - zcela zvláštní postavení zaujímá komplexní toxin (ze 3 samostatných částí) produkovaný Bacillus anthracis, nebo-li toxin antraxový.
4. superantigeny - jsou skupinou toxinů reagujících s buňkami imunitního systému

Podle cílových orgánů, na které toxiny působí, se mohou dělit na:

• neurotoxiny (botulotoxiny, tetanospasmin),
• enterotoxiny (choleragen, termolabilní a termostabilní enterotoxiny Escherichia coli a dalších druhů enterobakterií, stafylokokové enterotoxiny, enterotoxin C. perfringens, enterotoxin Bacillus cereus), 
• dermonekrotoxiny (difterický, stafylokokový alfa toxin, toxiny Arcanobacterium haemolyticum, Cor. ulcerans, Cor. pseudotuberculosis),
• cytotoxiny (některých druhů enterobakterií, Clostridium difficile),
• kardiotoxiny (difterický, oxygenlabilní streptolysin),
• kapilarotoxiny (toxiny Bacillus anthracis, Arc. haemolyticum, Cor. ulcerans, Cor. pseudotuberculosis),
• hemolysinu (klostridiové, stafylokokové, streptokokově, tetanolysin, listeriolysin),
• leukocidiny (Staphylococcus aureus),
• toxiny s vlastnostmi superantigenů (streptokokově pyrogenní toxiny, stafylokokový toxin toxického šoku).

Klinicky nejdůležitější bakteriální toxiny: