Jedna z říší živé přírody zahrnuje jednobuněčné živé organismy, řazené do oddělení Bakterie. Většina jejich druhů produkuje speciální chemické sloučeniny – exotoxiny a endotoxiny. Jejich klasifikace, vlastnosti a účinky na lidský organismus budou studovány v tomto článku.
Co jsou to toxiny
Látky (zejména proteinové nebo lipopolysacharidové povahy) uvolňované do mezibuněčné tekutiny po její smrti jsou bakteriální endotoxiny. Pokud živý prokaryotický organismus produkuje do hostitelské buňky toxické látky, pak se v mikrobiologii takové sloučeniny nazývají exotoxiny. Na lidské tkáně a orgány působí destruktivně, a to: inaktivují enzymatický aparát na buněčné úrovni a narušují látkovou výměnu. Endotoxin je jed, který má škodlivý účinek na živé buňky a jeho koncentrace může být velmi nízká. V mikrobiologii je známo asi 60 sloučenin vylučovaných bakteriálními buňkami. Pojďme se na ně podívat podrobněji.
Lipopolysacharidová povaha bakteriálních jedů
Vědci zjistili, že endotoxin je produktem rozpadu vnější membrány Jedná se o komplex skládající se z komplexního sacharidu a lipidu, který interaguje se specifickým typem buněčných receptorů. Taková sloučenina se skládá ze tří částí: lipidu A, molekuly oligosacharidu a antigenu. Je to první složka, která se dostává do krevního řečiště, která způsobuje největší škodlivý účinek, doprovázený všemi příznaky těžké otravy: dyspeptické příznaky, hypertermie, poškození centrálního nervového systému. K otravě krve endotoxiny dochází tak rychle, že se v těle rozvine septický šok.
Dalším strukturálním prvkem obsaženým v endotoxinu je oligosacharid obsahující heptózu - C 7 H 14 O 7. Centrální disacharid, který se dostane do krevního řečiště, může také způsobit intoxikaci těla, ale v mírnější formě, než když se lipid A dostane do krve.
Důsledky vlivu endotoxinů na lidský organismus
Nejčastějšími důsledky působení bakteriálních jedů na buňky jsou trombohemoragický syndrom a septický šok. První typ patologie se vyskytuje v důsledku vstupu látek - toxinů do krve, které snižují její koagulabilitu. To vede k četným poškozením orgánů sestávajících z pojivové tkáně - parenchymu, jako jsou plíce, játra, ledviny. V jejich parenchymu dochází k mnohočetným krvácením a v těžkých případech ke krvácení. Dalším typem patologie, která se vyskytuje v důsledku působení bakteriálních jedů, je septický šok. Vede k poruchám krevního a lymfatického oběhu, jejichž důsledkem jsou poruchy transportu kyslíku a živin do životně důležitých orgánů a tkání: mozek, plíce, ledviny, játra.
U člověka dochází k prudkému nárůstu život ohrožujících příznaků, jako je rychlý pokles krevního tlaku, hypertermie a rychle se rozvíjející akutní kardiovaskulární selhání. Neodkladný lékařský zásah (hormonální a antibiotická terapie) zastavuje účinek endotoxinu a rychle jej odstraňuje z těla.
Charakteristické rysy exotoxinů
Než zjistíme specifika tohoto druhu bakteriálního jedu, připomeňme, že endotoxin je jednou ze složek lyzátu buněčné stěny mrtvé gramnegativní bakterie. Exotoxiny jsou syntetizovány živými grampozitivními a gramnegativními organismy. Z hlediska chemické struktury se jedná výhradně o bílkoviny s malou molekulovou hmotností. Dá se říci, že hlavní klinické projevy vznikající při infekčních onemocněních jsou způsobeny právě škodlivým působením exotoxinů, které vznikají v důsledku metabolismu samotné bakterie.
Mikrobiologické studie prokázaly vyšší typ bakteriálních jedů než endotoxiny. Původci tetanu, černého kašle a záškrtu produkují toxické látky bílkovinné povahy. Jsou termolabilní a při zahřívání v rozmezí 70 až 95 stupňů Celsia po dobu 12-25 minut se ničí.
Druhy exotoxinů
Klasifikace tohoto typu bakteriálních jedů je založena na principu jejich účinku na buněčné struktury. Rozlišují se například membránové toxiny, které ničí membránu hostitelské buňky nebo narušují difúzi iontů procházejících membránovou dvojvrstvou. Existují také cytotoxiny. Jedná se o jedy, které působí na hyaloplazmu buňky a narušují asimilační a disimilační reakce, ke kterým dochází v buněčném metabolismu. Jiné jedovaté sloučeniny „fungují“ jako enzymy, například hyaluronidáza (neurominidáza). Potlačují fungování lidského imunitního systému, to znamená, že inaktivují produkci B lymfocytů, monocytů a makrofágů v lymfatických uzlinách. Takže proteázy ničí ochranné protilátky a lecitináza štěpí lecitin, který je součástí nervových vláken. To vede k narušení vedení bioimpulzů a v důsledku toho ke snížení inervace orgánů a tkání.
Cytotoxiny mohou působit jako detergenty, čímž ničí integritu lipidové vrstvy membrány hostitelské buňky. Navíc jsou schopny ničit jak jednotlivé buňky těla, tak jejich přidružené tkáně - tkáně, což způsobuje tvorbu biogenních aminů, které jsou produkty metabolických reakcí a vykazují toxické vlastnosti.
Mechanismus účinku bakteriálních jedů
Mikrobiologické studie prokázaly, že endotoxin je komplexní struktura obsahující 2 molekulární centra. První připojuje toxickou látku ke specifickému buněčnému receptoru a druhý, rozštěpením jeho membrány, vstupuje přímo do hyaloplazmy buňky. V něm toxin blokuje metabolické reakce: biosyntézu proteinů vyskytujících se v ribozomech, syntézu molekul ATP prováděnou mitochondriemi a replikaci nukleových kyselin. Vysoká virulence bakteriálních peptidů z hlediska chemické struktury jejich molekul se vysvětluje tím, že některé toxinové lokusy jsou maskovány jako prostorová struktura látek v buňce, jako jsou neurotransmitery, hormony a enzymy. To umožňuje toxinu „obejít buněčný obranný systém“ a rychle proniknout do jeho cytoplazmy. Buňka se tak ocitá proti bakteriální infekci bezbranná, neboť ztrácí schopnost tvořit vlastní ochranné látky: interferon, gamaglobuliny, protilátky. Je třeba poznamenat, že vlastnosti endotoxinů a exotoxinů jsou podobné v tom, že oba typy bakteriálních jedů ovlivňují specifické buňky těla, to znamená, že jsou vysoce specifické.
Obsah tématu "Patogenita mikroorganismů. Virulence.":1. Patogenita mikroorganismů. Patogenní mikroorganismy. Patogenní mikroby.
2. Oportunní mikroorganismy. Oportunní mikrobi. Oportunní patogeny. Nepatogenní mikroorganismy.
3. Obligátní parazité. Fakultativní paraziti. Náhodní parazité. Patogenita. Co je patogenita?
4. Virulence. Co je virulence? Kritéria virulence. Smrtelná dávka (DL, LD). Infekční dávka (ID).
5. Genetická kontrola patogenity a virulence. Genotypové snížení virulence. Fenotypové snížení virulence. Útlum.
6. Faktory patogenity mikroorganismů. Faktory patogenity mikrobů. Schopnost kolonizovat. Přilnavost. Faktory kolonizace.
7. Kapsle jako faktor patogenity mikroorganismů. Inhibiční enzymy mikrobů jako faktory patogenity. Invazivita mikroorganismů.
8. Toxigenita mikroorganismů. Toxiny. Částečné toxiny. Cytolysiny. Protoxiny.
9. Exotoxiny. Exotoxiny mikroorganismů. Klasifikace exotoxinů. Skupiny exotoxinů.
Proti toxigenním mikroorganismům (aktivně vylučujícím toxiny) do určité míry stojí patogenní bakterie, které mají toxické látky slabě difundující do okolí a nazývají se (na návrh R. Pfeiffera) endotoxiny.
Endotoxiny- integrální součásti buněčné stěny gramnegativních bakterií; většina z nich se uvolní až po smrti bakteriální buňky. Jsou reprezentovány komplexem proteinů, lipidových a polysacharidových zbytků. Za projev biologického účinku jsou zodpovědné všechny skupiny molekuly endotoxin.
Biologická aktivita se podobá aktivitě některých zánětlivých mediátorů; endotoxémie obvykle doprovázené horečkou způsobenou uvolňováním endogenních pyrogenů z granulocytů a monocytů. Pokud se do krevního oběhu dostane významné množství endotoxinu, je to možné endotoxinový šok, která obvykle končí smrtí pacienta.
Bakteriální endotoxiny vykazují relativně slabý imunogenní účinek a imunitní séra nejsou schopna zcela blokovat jejich toxické účinky. Některé bakterie mohou současně syntetizovat exotoxiny a uvolňovat (když umírají) endotoxiny (například toxigenní Escherichia coli a Vibrio cholerae).
Exoenzymy
Je třeba vzít v úvahu důležité faktory patogenity exoenzymy(například lecitináza, hyaluronidáza, kolagenáza aj.), narušující homeostázu buněk a tkání, což vede k jejich poškození. Schopnost tvořit exoenzymy do značné míry určuje invazivitu bakterií – schopnost pronikat přes sliznice, pojivové tkáně a další bariéry. Hyaluronidáza například odbourává kyselinu hyaluronovou, která je součástí mezibuněčné látky, která zvyšuje propustnost různých tkání. Tento enzym je syntetizován bakteriemi rodů Clostridium, Streptococcus, Staphylococcus aj. Neuraminidáza usnadňuje překonání hlenové vrstvy, průnik do buněk a distribuci v mezibuněčných prostorech. Neuraminidáza je vylučována cholera vibrios a diphtheria bacillus; je také součástí viru chřipky. Do této skupiny je třeba zařadit i bakteriální enzymy, které rozkládají antibiotika.
Superantigeny
Některé toxiny (například Dickův toxin streptokoků nebo enterotoxin stafylokoků) mohou působit jako superantigeny způsobující polyklonální aktivaci různých klonů lymfocytů. Polyklonální aktivace je doprovázena hypersekrecí lymfokinů s rozvojem intoxikace zprostředkované cytokiny.
ENDOTOXIN (LPS) V PATOGENEZI ATEROSKLERÓZY =
Koněv Yu.V., Lazebnik L.B.
Státní zdravotnický ústav Ústřední výzkumný ústav gastroenterologie moskevského zdravotnického oddělení
Konev Yuri Vladimirovich 111123, Moskva, dálnice Entuziastov, 86 E-mail: gastroen ter@rambler. ru
Moderní údaje o procesech aterogeneze naznačují významnou roli endotoxinu (lipopolysacharidu - LPS) střevní mikroflóry při vzniku cévních lézí. Práce shrnuje literární materiály a výsledky vlastního výzkumu podílu LPS gramnegativních bakterií na iniciaci a progresi aterosklerózy. Bylo prokázáno, že LPS z gramnegativních bakterií interaguje s TLR4 a spouští cytokinovou kaskádu s následnou tvorbou ateromů.
Klíčová slova: endotoxin; LPS; ateroskleróza; aterogeneze; TLR. SOUHRN
Nejnovější údaje o procesech aterogeneze naznačují významnou roli endotoxinu (lipopolysacharidu - LPS) střevní mikroflóry při vzniku vaskulárních lézí. Tento článek shrnuje literaturu a materiální výsledky jejich výzkumu o účasti LPS gramnegativních bakterií na iniciaci a progresi aterosklerózy. Prokázali jsme, že LPS gramnegativních bakterií interaguje s TLR4, spouští cytokinovou kaskádu s následnou tvorbou ateromu. Klíčová slova: endotoxin; LPS; ateroskleróza; aterogeneze; TLR.
V současné době počet úmrtí na aterosklerózu výrazně převyšuje počet úmrtí na jiná onemocnění. Ischemická choroba srdeční, hypertenze, ischemické léze mozku, chronická ischemie dolních končetin, chronická ischemická choroba trávicích orgánů - to není úplný seznam závažných onemocnění na podkladě aterosklerotických lézí cévní stěny. Patogeneze aterosklerózy je složitá a různorodá a během procesu involuce prudce narůstá frekvence a intenzita rizikových faktorů, což podmiňuje vysoký výskyt aterosklerózy u lidí vyšších věkových skupin. Některé obecné biologické mechanismy, které jsou základem výskytu aterosklerotického procesu, však nebyly dostatečně prozkoumány.
V současnosti je nejrozšířenějším názorem, že ateroskleróza je chronické onemocnění, které je založeno na poškození endotelu a tvorbě vláknitých aterosklerotických plátů ve stěně tepny.
Přes navrhované možnosti zůstává dodnes nejasný důvod, který spouští tvorbu aterosklerotického plátu. Výzkumy posledních let naznačují možnost účasti endotoxinu na těchto procesech, jejichž nadměrná tvorba je usnadněna dysbiotickými změnami ve střevech, ke kterým ve stáří tak často dochází.
Endotoxin je lipopolysacharid (LPS), součást vnější membrány buněčné stěny gramnegativních bakterií, který má širokou škálu různých typů biologické aktivity.
Za normálních okolností proniká do krevního řečiště z lidského tlustého střeva pouze malé množství LPS, protože lidé mají řadu humorálních a buněčných faktorů, které vážou LPS: lipoproteiny s vysokou specifickou hustotou, protilátky, zejména protilátky proti glykolipidu Re, Kupfferovy buňky, polymorfonukleární leukocyty a makrofágy. Donedávna se věřilo, že za fyziologických podmínek LPS proniká ze střeva
pouze do portální žíly, kde je zachycován především Kupfferovými buňkami, nicméně nedávné studie prokázaly, že endotoxin se v malém množství nachází u zdravých lidí a dokonce i u novorozenců v systémovém oběhu, v krevní plazmě a na povrchu polymorfonukleáru leukocyty. Normálně fungující antiendotoxinové faktory poskytují za fyziologických podmínek poměrně účinnou ochranu těla před škodlivými účinky LPS. Situace se však výrazně mění při stresu, působení pronikajícího záření a dalších environmentálně škodlivých faktorů a různých onemocnění infekčního i neinfekčního původu. Za těchto podmínek dochází nejen ke zvýšení průniku LPS do systémové cirkulace, ale také k vyčerpání faktorů antiendotoxinové imunity. Zároveň prudce klesají titry protilátek proti glykolipidu chemotypu Re, které neutralizují endotoxin, a obsah PMN, které vážou LPS in vivo v krevním řečišti. PMN schopné vázat LPS in vitro také prakticky mizí. Jinými slovy mizí rezervy na vazbu LPS protilátkami a granulocyty a tělo se stává téměř zcela bezbranným vůči opakovaným útokům LPS nově vstupujícím do krve.
Primární nebo počáteční fáze systémové expozice endotoxinu jsou způsobeny interakcí LPS s různými krevními a tkáňovými buňkami a také krevními lipoproteiny. Z buněk, které přijímají endotoxin, jsou hlavními účastníky a induktory endotoxinu endoteliální buňky, krevní destičky, makrofágy, neutrofily, bazofily, žírné buňky a hepatocyty, což ukazuje na nepřítomnost selektivní vazby endotoxinu buňkami.
Je třeba poznamenat, že významná část endotoxinu je transportována do orgánů a tkání v komplexu s lipoproteiny s nízkou hustotou (LDL) a fixace endotoxinu na různé krevní buňky, mezenchym a orgánově specifické prvky je z velké části způsobena přítomností Toll-pattern rozpoznávací receptory (PRR) na jejich membránách podobného typu (TLR).
Aktivní buněčná akceptace LPS v těle vysvětluje fenomén disociace mezi jevy středního obsahu LPS a „agresí endotoxinů“, kdy při nízkém obsahu cirkulujícího endotoxinu v krvi vzniká charakteristický obraz endotoxinové kaskády až šokovat.
Eliminace endotoxinu ze systémové cirkulace je dvoufázová: po rychlé adsorpci LPS na krvinky se ukládá převážně v játrech a ve výrazně nižších koncentracích ve slezině, střevech, plicích a ledvinách s následným jejich poškozením za účasti cytokinů.
V časném období „agrese endotoxinů“ nárůst tvorby akutní fáze
proteiny: C-reaktivní protein, transferin, kyselý α1-glykoprotein, haptoglobin, IL-6, což koreluje se závažností stupně endotoxémie. A samozřejmě proteiny akutní fáze se aktivně podílejí na vazbě a inaktivaci přebytečného endotoxinu.
Eliminace endotoxinu ze systémové cirkulace je zajištěna přítomností protilátek proti determinantám jádra LPS a také inhibitorů neimunoglobulinové povahy. Byl zaznamenán výrazný detoxikační účinek velkých dávek heparinu, který aktivuje lipoproteinovou lipázu, která následně ničí LPS.
Existují zprávy o účasti na procesech detoxikace LPS v krvi lysozymu, interferonu, makroglobulinů, termolabilního sérového inaktivátoru s esterázovou aktivitou, fosfatáz, komplementu, proteinové a-globulinové frakce krve se sedimentační konstantou 4,5.
Určitou roli v endotoxin-vazebné aktivitě krevní plazmy hrají lipoproteiny s vysokou specifickou hustotou, které jsou schopny tvořit stabilní komplex s LPS.
Detoxikace a degradace LPS v buňkách se provádí za účasti různých enzymatických systémů: lipoxygenázy, fosforylázy, deacetylázy, defosforylázy.
Nicméně je známo, že hlavní krevní buňky přijímající LPS jsou polymorfonukleární leukocyty (PMN), makrofágy a krevní destičky. Bylo zjištěno, že již 1-2 minuty po podání endotoxinu asi 40 % PMN obsahuje na svém povrchu endotoxin, do 30. minuty jsou PMN obsahující endotoxin sekvestrovány v mikrovaskulatuře plic, jater, ledvin, sleziny a, v menší míře v nadledvinách, což iniciuje poškození těchto orgánů. Bylo zjištěno, že endotoxinem stimulovaná sekvestrace neutrofilů v plicích není spojena se zvýšenou produkcí PAF a tromboxanu A2, ale je způsobena zvýšenou produkcí L-selektinu.
30-60 minut po podání endotoxinu Sl. králíci typhi murium vykazovali pokles aktivity myeloperoxidázy a hladiny kationtových proteinů v PMN, dosahující maxima za 3 hodiny.
Nepřímo, prostřednictvím zvýšené produkce fibronektinu, zvyšuje endotoxin Salmonella chemotaktickou a adhezivní aktivitu neutrofilů, zvyšuje sníženou a snižuje zvýšenou tvorbu PMN superoxidového aniontového radikálu.
Komplexní dynamická interakce endotoxin-vazebných systémů krve a endotoxinu určuje intenzitu vývoje změn reologických vlastností krve, hemostázy a mikrocirkulace při systémové endotoxémii.
Vazba endotoxinu makrofágy, PMN, na jedné straně vyvolává rozvoj komplexu ochranných reakcí a na druhé straně produkci cytokinů a cytokiny zprostředkovanou destrukci různých orgánů a tkání.
Tak například endotoxin (LPS), složka vnějšího obalu gramnegativních bakterií, interaguje s proteinem vázajícím LPS (LBP) a je transportován do jater. Aktivují se jaterní makrofágy (hvězdovité retikulocyty) a monocyty a uvolňují zánětlivé mediátory. To slouží jako předpoklad pro rozvoj syndromu systémové zánětlivé odpovědi (SIRS).
LPS může přispívat k rozvoji dysfunkce střevní bariéry prostřednictvím následujícího mechanismu. LPS ve vysokých koncentracích přímo aktivuje CD14 buňky střevního endotelu, což vede ke ztrátě integrity endotelu.
Významnou roli v aterogenezi hraje chronický zánětlivý proces, který podmiňuje rozvoj alterace a proliferace buněk endotelu a hladkého svalstva cévní stěny a aktivaci makrofágů lokalizovaných v intimě tepen. Aktivované makrofágy v přebytku absorbují cholesterol z lipoproteinů s nízkou hustotou a v důsledku toho se mění na pěnové buňky, jejichž výskyt je jedním z časných příznaků tvorby ateromu.
Jeden z mechanismů působení endotoxinu je realizován prostřednictvím endoteliální dysfunkce. Zejména endoteliální dysfunkce by měla být pojmenována jako hlavní příčina úmrtí u pacientů několik let po peritonitidě.
Bez ohledu na příčinu jsou hlavními články v patogenezi endoteliální dysfunkce u různých patologií dysbióza, nadměrný vstup endotoxinů do portálního a systémového oběhu, poruchy metabolických funkcí jater a systémová zánětlivá reakce. Tvoří uzavřený patologický systém, jehož hlavním cílem je endotel včetně sinusoid retikuloendoteliálního systému jater.
Rýže. 1. Patogeneze poškození cévní stěny při agresi endotoxinů
CD14 buněčné receptory umístěné na membránách makrofágů, polymorfonukleárních leukocytů, endoteliálních buněk, aktivuje je, stimuluje produkci cytokinů a dalších mediátorů zánětlivé reakce těmito buňkami - komplement, vazoaktivní mediátory, metabolity kyseliny arachidonové, adheziny, kininy, aktivace krevních destiček faktory, histamin, endoteliny, koagulační faktory, reaktivní kyslíkové radikály a oxid dusnatý (NO). Tento mediátor je obdařen hlavními patologickými silami při vzniku endoteliální dysfunkce v jakékoli situaci.
Syntetizovaný NO má autokrinní i parakrinní účinky, to znamená, že ovlivňuje metabolické procesy jak v samotných buňkách, tak v těch, které se nacházejí poblíž. Buněčnými cíli NO jsou enzymy a proteiny obsahující železo (guanylátcykláza, NO syntetáza, mitochondriální respirační enzymy, enzymy Krebsova cyklu, enzymy pro syntézu proteinů a DNA); protein SH skupiny atd. Když se NO váže s kyslíkem, vytváří extrémně toxické sloučeniny - peroxydusitany. Vznik NO a L-cirrulinu je katalyzován enzymem syntetázou (NOS) z L-argininu. Existují tři známé typy NOS: neuronální (nNOS), endoteliální (eNOS) a indukovatelný (iNOS). Za fyziologických podmínek je syntéza NO zajišťována nNOS a eNOS syntetázami a syntéza iNOS se zvyšuje pouze v reakci na patogenní podněty: exprese genu iNOS je indukována IL-1, interferonem-γ, TNF-a a endotoxinem gramnegativních bakterií. Za fyziologických podmínek tyto
mechanismy zahrnující NO jsou využívány makrofágy k ničení nádorových buněk, které nejenom samy produkují NO, ale také vylučují TNF-a, čímž v nich indukují syntézu iN0S. Kromě proapoptotické role je aktivace iN0S důležitá pro udržení imunity během akutního a chronického zánětu.
Omezení patologického účinku NO a jeho inaktivace se provádí pomocí superoxidového radikálu O2, jehož zvýšení produkce v oběhovém systému fagocytárními nebo endoteliálními buňkami současně vyvolává křeč a je základem pro rozvoj následné ED. Oxidované a glykosylované formy lipoproteinů s nízkou hustotou (LDL) mají podobný účinek, inhibují eNOS v makrofázích a endoteliálních buňkách.
Mechanismy škodlivého účinku endotoxinu na endoteliální buňky jsou však zjevně nedostatečné. Toto působení je samozřejmě zprostředkováno prostřednictvím polymorfonukleárních leukocytů. V současné době je známo několik typů interakce LPS s PMN a makrofágy: a) LPS se váže na receptorový protein CD18 a taková vazba není nutná pro aktivaci leukocytů;
b) LPS se nejprve váže na plazmatický protein LBP a poté v kombinaci s tímto proteinem reaguje s receptorem CD14, což vede k aktivaci leukocytů;
c) nespecifická interakce LPS s buněčnými membránami. K tomu je třeba také přidat popsanou Fc-dependentní vazbu LPS buňkami zesílenými anti-endotoxinovými protilátkami. Přínos těchto typů vazby k projektivním a
Patogenetická role granulocytů nebyla dosud studována. Zdá se, že výsledek interakce LPS s leukocyty a vlastnosti PMN indukované LPS závisí na koncentraci endotoxinu: při relativně nízkých koncentracích dochází k aktivaci a pozitivnímu (fyziologickému) efektu, při vysokých koncentracích - hyperaktivaci, přetížení leukocytů. s endotoxinem a patologickým účinkem (rozvoj organopatologie). Při hyperaktivaci a zničení leukocytů se do prostředí uvolňuje mnoho enzymů, zejména elastáza a další lysozomální enzymy, které mohou mít škodlivý účinek na endoteliální buňky.
Naše studie umožnily prokázat skutečnost, že krev lidí ve vyšších věkových skupinách obsahuje poměrně vysoké titry antiglykolipidových protilátek. Skutečnost, že titr protilátek se s přibývajícím věkem prakticky neměnil, naznačuje, že v involučním věku je zachována syntéza vlastních protilátek proti endotoxinu, což také nepřímo potvrzuje univerzální účinek endotoxinu na lidský organismus.
U starších lidí s příznaky aterosklerózy jsme navíc objevili fenomén oslabení granulocytární složky antiendotoxinové ochrany. Při vyšetření krevních nátěrů pomocí LPS testu byla zjištěna téměř úplná absence nejen vazebných rezerv endotoxinu granulocyty, ale také nedostatečný počet nebo úplná absence LPS-pozitivních leukocytů v krvi. Vazba endotoxinu granulocyty je velmi důležitou součástí antiendotoxinové obrany a funkce eliminující LPS. Kromě toho přijetí endotoxinu granulocyty způsobuje aktivaci antimikrobiálního potenciálu těchto buněk a je důležitým článkem v obecné antibakteriální rezistenci organismu jako celku. Pokles nativních LPS-pozitivních PMN v systémové cirkulaci lidí ve vyšších věkových skupinách se zdá být důsledkem určité věkem podmíněné méněcennosti této populace buněk, o kterých je známo, že fungují jako první antibakteriální bariéra. Pravděpodobně právě tato okolnost vysvětluje náchylnost organismu lidí vyšších věkových skupin k nepříznivému průběhu komplikací aterosklerózy, zejména bakteriálních infekcí.
Pokles LPS-pozitivních granulocytů v celkovém krevním řečišti lidí starších věkových skupin za přítomnosti dostatečně vysokých titrů antiglykolipidových protilátek podle našeho názoru ukazuje na určitou neschopnost PMN u starších a starších lidí obecně vázat Fc ( tedy jiné antigeny) , což samozřejmě ukazuje na určitou věkem podmíněnou „defektnost“ systému polymorfonukleárních leukocytů u jedinců involučního období.
Pod vlivem nadbytku endotoxinu v leukocytech se aktivují i enzymy peroxidace lipidů, jejichž konečné produkty mohou způsobit i poškození endotelu.
Působení endotoxinu na endotel může zahrnovat také systém komplementu, který je aktivován endotoxinem. Konkrétně frakce komplementu C5a interaguje s LPS.
Konečně další možný mechanismus působení endotoxinu na endotel. Na povrchu endoteliálních buněk se nachází fibronektin, který hraje důležitou roli v interakci buňka-buňka a v přichycení buňky k podvrstvě. Plazmatický fibronektin je antigenně identický s fibronektinem na buněčném povrchu a podílí se také na přichycení buněk k sobě navzájem a k bazální membráně. Při endotoxémii může být plazmatický fibronektin zničen leukocytárními proteázami a spotřebován jako opsonin, což může vést k jeho vyplavování z povrchu endoteliálních buněk a jejich deskvamaci. Po podání endotoxinu se endotelové buňky nacházejí v krevním řečišti u 88 % pokusných zvířat, zatímco před podáním byly nalezeny pouze u 12 % zdravých zvířat.
Předpoklad o možné úloze LPS v patogenezi aterosklerózy byl potvrzen v průběhu intenzivního shromažďování a studia materiálů o úloze receptorů pro rozpoznávání vzorů (PRR) v mechanismech přirozené imunity, prováděné v posledních letech a v současnosti pokračuje. Koncept ORR byl poprvé navržen společností S.A. Janewayová. V současné době je známo několik rodin OPP. Téměř všechny ORR jsou signální, rozpoznávají především cizorodé složky (ligandy), informují o jejich příchodu a spouštějí kaskádu reakcí, které zajišťují přenos signálu do buněčného jádra a začátek syntézy řady bioaktivních molekul. V současné době jsou nejúplněji prostudovány receptory podobné To11 (TLR). Nacházejí se na epiteliálních a endoteliálních buňkách, na monocytech a makrofázích, polymorfonukleárních leukocytech, dendritických a dalších buňkách, které přicházejí do styku s cizími agens. U lidí je známo 10 TLR. Na buněčném povrchu jsou lokalizovány receptory TLR 1, 2, 4, 5, 6 a 10, které rozpoznávají povrchové složky mikroorganismů, a receptory TLR 3, 7, 8 a 9, které vážou struktury virových a bakteriálních nukleových kyselin. , se nacházejí v endoplazmatickém retikulu.
TLR hrají velmi důležitou roli ve fyziologii makroorganismu (obr. 2). Po interakci s mikrobiálními nebo virovými ligandy určují syntézu prozánětlivých a protizánětlivých cytokinů, defensinů, stimulují reakce vrozených a adaptivních
Rýže. 2. Typy TLR receptorů (Akira et al., 2003)
imunity, zajišťují účast střevní mikroflóry na udržování homeostázy a opravě poškození slizničních epiteliálních buněk. Vědci ze Spojených států na základě výsledků nedávných experimentů došli k závěru, že receptory TLR mají minimálně dvě funkce: 1) ochranu před infekcí a 2) udržování tkáňové homeostázy.
Existuje poměrně jasně definovaná specificita reakcí IgB. s různými strukturami. Hraje tedy důležitou roli v odpovědi buněk makroorganismu na LPS gramnegativních bakterií. Kromě toho rozpoznává protein tepelného šoku p60, peptidy fibronektinu a některé další složky. tvoří dimery s a rozpoznává peptidoglykan grampozitivních bakterií, kyselinu lipoteichoovou, zymosan, diacyl lipopeptid, protein tepelného šoku p70 a další struktury. váže bičíky
grampozitivní a gramnegativní bakterie. Receptory IB3, 7, 8, 9 rozpoznávají bakteriální a virovou DNA, virovou dvouvláknovou RNA a některé nemethylované deoxyoligonukleotidové sekvence.
Tato specifičnost reakcí IgB umožnila určit jejich funkce a roli v patogenezi některých patologických procesů. S mutací v genu 1:1r4, který kóduje syntézu IgB4 receptoru, je tedy odpověď na LPS zrušena, výrazně se zvyšuje citlivost na infekce způsobené gramnegativními bakteriemi, ale snižuje se riziko rozvoje aterosklerózy a infarktu myokardu . Současně také dochází k poklesu koncentrace cirkulujících prozánětlivých cytokinů, fibrinogenu a rozpustných adhezinů, které se podílejí na tvorbě aterosklerotických plátů na stěnách cév a progresi aterosklerózy. V důsledku toho byly získány důkazy o důležité úloze ThB4 v patogenezi aterosklerózy, stejně jako o významu LPS, jednoho z hlavních ligandů, jako příčinného faktoru,
vyvolat reakce, které nakonec mohou způsobit
tvorba aterosklerotických lézí cévní stěny.
Již v roce 1998 vyšla publikace o úloze chlamydiového LPS v iniciaci aterogeneze, ale zprávy o možné úloze bakteriálního LPS v iniciaci aterosklerotických lézí se objevily mnohem dříve. Zejména bylo prokázáno, že LPS způsobuje poškození endotelu u experimentálních zvířat. Bylo také zjištěno, že LPS z E. coli a S. typhimurium indukuje akumulaci lipidů v makrofázích, když jsou kultivovány v přítomnosti nativních lipoproteinů s nízkou hustotou. Tyto materiály umožnily naznačit souvislost mezi endotoxémií a aterosklerózou. Objevily se i první klinické materiály potvrzující tento předpoklad. Dlouhodobá pozorování poměrně velkého počtu pacientů s ischemickou chorobou srdeční prokázala, že infarkt myokardu se rozvíjel několikanásobně častěji u pacientů s vysokým obsahem endotoxinu v krevním řečišti. Endotoxin byl ve vysokých koncentracích nalezen také v krevním řečišti pacientů s chronickou ischemií dolních končetin a závažnost klinického průběhu onemocnění korelovala s koncentrací endotoxinu v krvi.
Od roku 1992 se po studii BONE utvářel koncept syndromu systémové zánětlivé odpovědi (SIRS). I ve výpovědích I.I. Mečnikov poukázal na zánět, zejména jeho cévní složku, jako na univerzální ochrannou reakci. Zároveň I.I. Mechnikov zaznamenal možnost nejen ochranného účinku proti zánětlivému syndromu, ale také proti škodlivému účinku na orgány a systémy pacienta. Nyní se ukázalo, že SIRS se nevyskytuje pouze ve všech extrémních stavech – polytrauma, těžké infekce, crist syndrom, těžká hypertenze, pankreatitida, těžké operace atd. Detaily syndromu systémové zánětlivé odpovědi byly jasnější po definici
cytokinů a identifikace jejich funkcí. Dosud jsou známa stadia vývoje syndromu systémové zánětlivé odpovědi a mnohočetného orgánového selhání, které jsou z velké části určovány endotoxinem.
Výsledek reakce LPS s buňkami makroorganismu závisí na jeho koncentraci (obr. 3). Mírná aktivace buněk a systémů při nízkých dávkách endotoxinu vede k rozvoji SIRS, projevující se lokálním poškozením tkáně. Při zvýšení dávky na mírně zvýšené hladiny endotoxinu se začnou objevovat systémové reakce v podobě reakce akutní fáze a horečky. A konečně vysoká hladina LPS vede k hyperaktivaci, která je doprovázena zvýšenou produkcí tumor nekrotizujícího faktoru-a a řady dalších mediátorů, zvýšenou aktivací komplementového systému a krevních koagulačních faktorů, což může mít za následek rozvoj např. závažné komplikace, jako je diseminovaná intravaskulární koagulace (DIC), endotoxinový šok a akutní multiorgánové selhání.
V závislosti na dávce LPS způsobuje poškození buněk nebo stimuluje syntézu řady fyziologicky aktivních mediátorů, jako jsou endogenní pyrogen, interleukiny, tumor nekrotizující faktor a další.
Byl studován vliv syndromu systémové zánětlivé odpovědi na hemostázu a rozvoj trombofilního stavu. Projevy syndromu systémové zánětlivé odpovědi ve vztahu k různým lékařským oblastem však nebyly dostatečně prozkoumány. Patofyziologické změny, ke kterým dochází při SIRS, se zatím dostatečně nepromítly do taktiky léčby.
Nedávné studie ukázaly, že střevo hraje ústřední roli v patogenezi rozvoje syndromu systémové zánětlivé odpovědi (SIRS) a jeho extrémního projevu – mnohočetného orgánového selhání. Střeva nejsou jen orgánem zodpovědným za zásobování těla nezbytnými živinami. Pro zachování celistvosti střevní sliznice je nezbytná přítomnost živin. Střevo plní endokrinní, imunitní, metabolické a mechanické bariérové funkce. Na udržení integrity a regenerace slizniční vrstvy gastrointestinálního traktu se podílí mnoho faktorů. Jedná se o gastrointestinální peptidy, enteroglukagon, tyroxin, mastné kyseliny, růstový hormon, Peyerovy pláty, lymfocyty, makrofágy, imunoglobulin A v sekreci žluči. Střevní stěna je bohatě vystlána lymfoidní tkání, která interaguje se střevní bakteriální flórou a nutričními faktory; Normálně bakterie a toxiny ze střevního lumen pronikají v malých množstvích přes systém portálních žil do jater, kde jsou odstraněny Kupfferovými a retikuloendoteliálními buňkami. Normální mikroflóra, která je symbiotická, plní řadu funkcí, které jsou pro makroorganismus nezbytné. Patří sem nespecifická ochrana proti bakteriím způsobujícím střevní infekce, založená na mikrobiálním antagonismu, účast na tvorbě protilátek a funkce mikroorganismů syntetizující vitaminy, zejména vitaminy C, K, B, B2, B6, B, PP, listová a
Rýže. H. Endotoxin a zánět
kyseliny pantotenové. Mikrobi obývající střeva navíc rozkládají celulózu, podílejí se na enzymatickém štěpení bílkovin, tuků a vysokomolekulárních sacharidů, podporují vstřebávání vápníku, železa, vitamínu D a díky vytvoření kyselého prostředí se podílejí při výměně žlučových kyselin a tvorbě stercobilinu, koprosterolu v tlustém střevě, kyseliny deoxycholové, podílejí se na tvorbě produktů rozpadu bílkovin (fenol, indol, skatol), které normalizují střevní motilitu. Normální bakteriální mikroflóra podporuje „dozrávání“ makrofágově-histiocytárního systému a ovlivňuje strukturu a absorpční kapacitu střevní sliznice.
Střevní mikroflóra se dělí na obligátní, fakultativní a přechodnou.
Povinná část mikroflóry je neustále součástí normální flóry a určuje řadu metabolických procesů a chrání hostitelské tělo před infekcí. Fakultativní část, nacházející se u zdravých lidí při poklesu odolnosti mikroorganismu, může působit jako etiologický faktor onemocnění. Přechodná část je objevena zpravidla náhodou, protože není schopna dlouhodobého pobytu v makroorganismu.
Potíže často vznikají při interpretaci výsledků bakteriologického vyšetření stolice v důsledku jejich velkého kolísání i u prakticky zdravých lidí a rychlé změny ukazatelů u téhož pacienta při opakovaných vyšetřeních bez jakéhokoli vzoru. Kromě toho je známo, že mikroflóra stolice ne vždy odráží obsah parietální, kryptické a pravděpodobně i intraluminální (kavitární) mikroflóry střeva.
Střevní sliznice se neustále obnovuje, má vysoký stupeň metabolické aktivity a je tak náchylnější k ischemii a atrofii. Pokud jsou epiteliální buňky zbaveny nominálního přílivu živin, pak dochází ke snížení aktivity reprodukce a migrace buněk, jakož i syntézy DNA a funkce střevní bariéry.
Vezmeme-li toto v úvahu, normálně pouze malé množství LPS proniká ze střevního lumen do krevního řečiště, protože lidé mají řadu humorálních a buněčných faktorů, které vážou LPS: lipoproteiny s vysokou specifickou hustotou, protilátky, zejména protilátky proti glykolipidu Rae chemotyp, Kupfferovy buňky, polymorfonukleární leukocyty a makrofágy. Antiendotoxinové faktory poskytují za fyziologických podmínek poměrně účinnou ochranu těla před nadbytkem LPS. Situace se však výrazně mění za nepříznivých podmínek prostředí a různých onemocnění, což vede k vyčerpání antiendotoxinových imunitních faktorů. Současně prudce klesají titry protilátek proti LPS,
obsah PMN, které vážou endotoxin in vivo v krevním řečišti. PMN schopné vázat endotoxin in vitro také prakticky mizí. Zásoby na vazbu endotoxinu protilátkami a granulocyty se prudce snižují a tělo se stává téměř zcela bezbranným vůči opakovaným útokům endotoxinu, který se opět dostává do krve, a dochází k jeho patofyziologickým účinkům.
J. Meakins a J. Marshall tedy již v roce 1986 poprvé vyslovili hypotézu o rozvoji SIRS a MODS v důsledku změn propustnosti střevní sliznice, které vedly k translokaci bakterií a toxinů do oběhového systému.
Patogeneze aterosklerózy je zjevně založena na reakcích spouštěných interakcí receptorů podobných To11 s exogenními a endogenními ligandy. Po stimulaci To11-like receptorů ligandy dochází k přenosu signálu do buněčného jádra a k aktivaci transkripčního faktoru RT-κB, což vede k expresi řady prozánětlivých a protizánětlivých cytokinů, ochranných faktorů a dalších bioaktivní molekuly, včetně adhezních faktorů. Aktivace a alterace buněk endotelu a hladkého svalstva, aktivace makrofágů v intimě tepen a jejich přeměna na
ENDOTOXINOVÁ AGRESE (PATOFYZIOLOGICKÉ ÚČINKY ENDOTOXINU)
Endotoxinový cíl Uvolňované látky Patofyziologické účinky Klinické projevy
Makrofágy 1b-1; TOT-a; 1Р^у; P-6 Aktivace fagocytů; uvolňování prostaglandinů v hypotalamu; deregulace všech zánětlivých reakcí; N0-indukovaná vazodilatace Horečka; závrať; zvýšená propustnost kapilár, zejména v plicích
Indukovatelné uvolňování NO
Vazodilatace komplementu C3a zvýšila propustnost kapilár; aktivace fagocytů Hypotenze; hemoragický syndrom
Krevní destičky Faktor aktivující destičky Dysregulace zánětlivého procesu; agregace krevních destiček; prokoagulační účinek Vazodilatace způsobující hypotenzi Intravaskulární koagulace (DIC)
Tromboxan A2
Destičkový faktor 3
Neutrofily Kationtové proteiny Degranulace žírných buněk; syntéza kininů; aktivace komplementu Arteriální hypotenze; zvýšená propustnost kapilár
Kalikrein
Lysozomální enzymy
Hagemanův faktor Aktivace kininového systému; aktivace trombotvorných a fibrinolytických mechanismů Uvolnění kalikreinu a kininů; zvýšená spotřeba fibrinogenu Intravaskulární koagulace (DIC syndrom); krvácení v důsledku zvýšené spotřeby fibrinogenu; arteriální hypotenze
pěnové buňky nasycené estery cholesterolu vedou k tvorbě aterosklerotických plátů a opakovaný vstup exogenních ligandů BoI receptorů do krevního řečiště a aktivní uvolňování jejich endogenních ligandů do krevního řečiště za stresových podmínek přispívá k progresi aterosklerózy. Tento úhel pohledu nám umožňuje kombinovat různé představy o mechanismech aterogeneze a roli tzv. rizikových faktorů. Přes intenzivní studium funkcí zejména receptorů pro rozpoznávání vzorů a Toll-like receptorů jsou mechanismy regulace procesů spouštěných interakcí receptorů s jejich ligandy prakticky neznámé. To přirozeně znesnadňuje vývoj opatření k prevenci negativních důsledků fungování těchto receptorů. Naše data naznačují, že pre- a probiotické přípravky mohou potlačit indukční účinek LPS. Uznává se, že zvýšený cholesterol v séru je rizikovým faktorem spojeným s rozvojem aterosklerózy a onemocnění koronárních tepen, což je hlavní příčina úmrtí v západních zemích. K léčbě takových pacientů se používá řada léků snižujících hladinu cholesterolu. Body působení těchto sloučenin, jako jsou statiny, se však překrývají s endotoxiny, což způsobuje diametrálně odlišné účinky, což vyvolává obavy z jejich potenciálu pro terapeutické použití v určitých klinických situacích. Užívání pre- a probiotik je přirozenější metodou snižování sérového cholesterolu u lidí. Užívání těchto léků má tedy poměrně výrazný preventivní hypocholesterolemický efekt.
Shrneme-li v současnosti známá data týkající se patogeneze aterosklerózy, je zřejmé, že věda nashromáždila obrovské množství faktů o vlivu různých činitelů na výskyt a průběh aterosklerózy. Široký pojem „ateroskleróza“ skrývá patologické procesy s různými mechanismy. Spojuje je až finální morfologický substrát v podobě poškození cévní stěny, končící vznikem aterosklerotického plátu nebo specifickým zúžením cévy.
Někteří autoři sdílejí pojem „ateroskleróza“ s pojmem „arterioskleróza“, pod kterým rozumí kornatění arteriální stěny v důsledku intramurální fibrózy a její kalcifikace spojené s fyziologickým stárnutím nebo vlivem patogenních agens (např. syfilitická arterioskleróza). Vzhledem k tomu, že arterioskleróza se může vyvinout na pozadí probíhající arteriosklerózy a ta přirozeně její rozvoj zhorší, navrhují někteří autoři pro takové případy zavést termín „arterio-ateroskleróza“, což znamená spojení těchto lézí a postižení cévní stěny. v průběhu. Jiní autoři, jdoucí do jiného druhu extrému, doporučují považovat aterosklerózu za zvláštní případ arteriosklerózy. Konečně, v zahraniční literatuře jsou pojmy „ateroskleróza“ a „arterioskleróza“ někdy ztotožňovány.
Je zřejmé, že ateroskleróza je nezávislé onemocnění, které se vyskytuje ve vnitřní výstelce tepen v důsledku průniku a akumulace lipidů v ní a následné tvorby vazivových plátů s tím spojených. Neexistuje žádný důvod (patogenetický, morfologický a biochemický) zaměňovat a ztotožňovat aterosklerózu s arteriosklerózou
Jistou autonomii mechanismů dokazuje skutečnost, že výskyt hyperlipidemie nevede vždy okamžitě k rozvoji aterosklerotických změn v cévách. A přitom je rozvoj aterosklerózy za určitých podmínek možný bez předchozí hyperlipidémie. Pravda, nejčastějším faktem je přirozený vztah příčiny a účinku mezi hyperlipidémií a aterosklerotickým poškozením cévní stěny, i když jeho vznik a realizace vyžaduje určité další faktory, z nichž jedním je endotoxin gramnegativních bakterií – jeden z nejaktivnějších a neustále působících faktorů podporujících aterogenezi. Proto je nutné sledovat obsah endotoxinu v krevním řečišti a vyvíjet metody prevence a léčby hyperendotoxémie.
LITERATURA
1. Ross R. Patogeneze aterosklerózy: perspektiva pro devadesátá léta // Příroda. - 1993. - Sv. 362. - S. 801-809.
2. Klimov A.N., Nagorněv V.A. Pohled na řešení problému aterosklerózy // Vestn. RAMS. - 1999. - č. 9. - S. 33-37.
3. Koněv Yu.V., Lazebnik L.B. Metabolismus endotoxinu v těle a jeho role v procesech involuce // Klin. gerontol. - 2009. - T. 15, č. 1. - S. 39-46.
4. Koněv Yu.V., Kagan L.G., Trubniková I.A. Dysbiotické procesy ve střevech u lidí starších věkových skupin // Příručka lékaře polikliniky. - 2009. - č. 3. - S. 44-48.
5. Jakovlev M.Yu. Prvky endotoxinové teorie lidské fyziologie a patologie // Fyziologie člověka. - 2003. - T. 29, č. 4. - S. 98-109.
6. Rjabičenko E.V., Bondarenko V.M. Role střevní bakteriální autoflóry a jejího endotoxinu v lidské patologii // Journal. microbiol. - 2007. - č. 3. - S. 103-111.
7. Cook D.N., Pisetsky D.S., Schwartz D.A. Toll-like receptory v patogenezi lidských onemocnění // Nature Immunol. - 2004. - Sv. 5,
č. 10. - S. 975-979.
8. Akira S, Sato S. Toll-like receptory a jejich signalizační mechanismy // Scand. J. Infect. Dis. - 2003. - Sv. 35, č. 9. - S. 555-562. Posouzení.
9. Lykova E.A., Bondarenko V.M., Vorobyov A.A. a další Bakteriální endotoxémie u dětí v důsledku střevní dysbakteriózy // Journal. microbiol. - 1999. - č. 3. - S. 67-70.
10. Zhang H.Y., Han de W., Su A.R. a kol. Střevní endotoxémie hraje ústřední roli ve vývoji hepatopulmonálního syndromu u cirhotického modelu potkana vyvolaného mnoha patogenními faktory // World J. Gastroenterol. - 2007. - Sv. 13, 47. - S. 6385-6395.
11. Yokude M, Kita T. Makrofág a jeho role v aterogenezi // Intern. Med. - 1995. - Sv. 34. - S. 281-283.
12. Erridge C., Stewart J., Poxton I.R. Monocyty heterozygotní pro mutace Asp299Gly a Thr399Ile v genu Toll-like receptor 4 nevykazují žádnou deficitní signalizaci lipopolysacharidů // J. Exp. Med. - 2003. - Sv. 197. - S. 1787-1791.
13. Majdalawieh A., Ro H.S. LPS-indukovaná suprese efluxu cholesterolu makrofágů je zprostředkována proteinem vázajícím zesilovač adipocytů 1 // Int. J. Biochem. Buňka. Biol. - 2009. - Sv. 41, č. 7. - S. 1518-1525. Epub 2009, 8. ledna.
14. Taranto M.P., Perdigon G., MediciM. a kol. Zvířecí model pro in vivo hodnocení snížení cholesterolu bakteriemi mléčného kvašení // Methods Mol. Biol. - 2004. - Sv. 268. - S. 417-422.
15. Jakovlev M.Yu., Likhoded V.G., Permyakov N.K., Konev Yu.V. Endotoxinem indukované poškození endotelu // Arch. patol. - 1996. - T. 58, č. 2. - S. 41-46.
16. Kovalčuk L.V. Doktrína zánětu ve světle nových údajů: vývoj myšlenek I.I. Mechnikova // Journal. microbiol. - 2008. - č. 5. - S. 10-15.
17. Liao W. Endotoxin: možné role v iniciaci a rozvoji
ateroskleróza // J. Lab. Clin. Med. - 1996. - Sv. 128, č. 5. - S. 452-460.
18. Ieven M.M., Hoymans V.Y. Účast Chlamydia pneumoniae na ateroskleróze: více důkazů pro nedostatek důkazů // J. Clin. Microbiol. - 2005. - Sv. 43, č. 1. - S. 19-24.
19. Rakoff-Wahum S., Paglino J., Eslami-Varzaneh F. a kol. Rozpoznání komenzální mikroflóry Toll-like receptory je nutné pro střevní homeostázu // Buňka. - 2004. - Sv. 118, č. 2. - S. 229-241.
20. Bondarenko V.M., Ginzburg A.L., Likhoded V.G. Role infekčního faktoru v patogenezi aterosklerózy // Epidemiol. a infekční nemoci. - 2011. - č. 1. - S. 7-12.
21. Likhoded V.G., Bondarenko V.M. Mikrobiální faktor a toll-like receptory v patogenezi aterosklerózy // Journal. microbiol., epidemiol. a imunobiol. - 2009. - č. 6. - S. 107-112.
22. Satoh M., Shimoda Y., Akatsu T. a kol. Zvýšené cirkulující hladiny proteinu tepelného šoku 70 souvisí se systémovou zánětlivou reakcí prostřednictvím monocytového Toll signálu u pacientů se srdečním selháním po akutním infarktu myokardu // Eur. Soc. Cardiol. - 2006. - Sv. 8. - S. 810-815.
23. Bondarenko V.M., Likhoded V.G., Jakovlev M.Yu. Stanovení endotoxinu gramnegativních bakterií v lidské krvi // Journal. microbiol. - 2002. - č. 2. - S. 83-89.
24. Likhoded V.G., Konev Yu.V., Trubniková I.A. et al. Detekce endotoxinů z gramnegativních bakterií pomocí frekvenčního spektra elektromagnetického záření // Zhurn. microbiol., epidemiol. a imuno-biol. - 2007. - č. 3. - S. 3-6.
25. Fraunberger P., Grone E., Grone H.J., Walli A.K. Simvastatin snižuje endotoxinem indukovanou aktivaci jaderného faktoru kappaB a mortalitu u morčat navzdory snížení cirkulujícího cholesterolu v lipoproteinech s nízkou hustotou // Šok. - 2009. - Sv. 32, č. 2. - S. 159-163.
26. Bone R.C. Směrem k epidemiologii a přirozené historii SIRS (syndrom systémové zánětlivé reakce) // JAMA. - 1992. - Sv.
268, č. 24. - S. 3452-3455.
27. Meakins J.L., Marshall J.C., Carrico Memon R.F. a kol. Syndrom multiorgánového selhání // Arch Surg. - 1986. - Sv. 121, č. 2. - S. 196-208.
28. Chizhikov N.A., Likhoded V.G., Svetukhin F.B., Jakovlev M.Yu. Endotoxin střevní mikroflóry v klinice a patogeneze chronické ischemie dolních končetin. - Penza, 2002. - 169 s.
29. Wiederman C. J., Kiechl S., Dunzendorfer S. a kol. Endotoxémie a ateroskleróza // J. Endotox. Res. - 2000. - Sv. 6, č. 2. - S. 86-88.
30. Yakovlev M.Yu., Anikhovskaya I.A., Meshkov M.V., Yakovleva M.M. Střevní endotoxin v regulaci činnosti systému hemostázy a patogenezi syndromu DIC // Fyziologie člověka. - 2005. - č. 6. - S. 91-96.
31. Stewart G.J., Anderson M.J. Ultrastrukturální studie endotoxinem indukovaného poškození v králičích mezenterických tepnách // Brit. J. Exp. Pathol. - 1971. - Sv. 52. - S. 75-80.
32. Memon R.F. a kol. Endotoxin, tumor nekrotizující faktor? A interleikin-1 pokles aktivity jaterní skvalensyntázy, hladiny proteinu a mRNA u syrských křečků // J. Lipid Res. -1997. - Sv. 38. - S. 1620-1629.
33. Ulevitch R.J. Terapeutické cílení a vrozený imunitní systém // Nature Rev. Immunol. - 2002. - Sv. 4. - S. 512-520.
Dermatovenerologie, Národní vedení, 2011, str. 99-110
Střevní endotoxin a zánět
M.Yu Jakovlev
Současná úroveň vědeckého poznání umožňuje dát zánětMám následující definici: „Zánět je nouzový mechanismusimunitní obrana zaměřená na rozpoznání, zničenía eliminace cizích a vlastních antigenů, přenášeníadaptivní a/nebo patogenní povahy." Jinými slovy,spalování je vždy destruktivní proces, i když je životně důležité nutné.
Interdisciplinární definice formulovaná v III kongres Ruské společnosti patologů, na základě učeníI.I. Mechnikov „O roli střevního faktoru v mechanismech stagnace“rhenia"; Koncept G. Selyeho „Obecný adaptační syndrom“ Ó první příčina nespecifické faktory; „Klonálněselekční teorie imunity" od F. Burneta a "Endotoxin koncepce lidské fyziologie a patologie“.
Tyto vědecké teorie stimulovaly klinické, molekulárnívědecké a genetické studie, které umožnily systematizovatdříve získané údaje o práci vrozené a adaptivní imunity, jejich vzájemné interakci a infekčníagenti. Znalosti o tomto aspektu problému až do nedávné dobybyly útržkovité a neumožňovaly nám získat jasnopředstavy o mechanismech regulace imunitního systému střevemendotoxinu na úrovni celého organismu a účasti všeobecn„nespecifické“ faktory v realizaci a iniciaci zánětuvzhledem k tomu, že bez účasti systémového faktoru je nemožné ajeho lokální projevy.
endotoxin - termostabilní součást vnější části buněčné membrány všech gramnegativních mikroorganismů, lipopolysacharid(LPS), skládající se ze 3 částí: hydrofobní lipid A - glykolipid Re- chemotyp identický s endotoksyns všech gramnegativních mikroorganismů; hydrofilní jádro a polysacharid, které jsou individuální a umožňují vám věřitinfikovat gramnegativní mikroorganismy pomocí sérlogické výzkumné metody. Přítomnost glykolipidu v molekule LPS různého původu určuje jejich shodnostbiologické vlastnosti: pyrogenní a protinádorové účinkytov, schopnost aktivovat buněčnou diferenciaci myelocytárnírůst kostní dřeně a peroxidace lipidů,stimuluje antivirovou a antibakteriální imunitu,
indukovat syndromy diseminované intravaskulární koagulace amultiorgánovýnedostatečnost.
Celé toto unikátní spektrum biologické aktivity endotoxinů ažnedávno (do 1987-1988) byly považovány výhradně ve formátu zářísis a další infekční onemocnění, v jejichž patogenezi se předpokládalovedoucí roli LPS exogenních gramnegativních bakterií. Účast střevního endotoxinu v patogenezi „neinfekční patologie“ a zejména ve fyziologických procesech adaptace nebyla uvažována. Předpokládalo se, že ve zdravPodle definice by v těle neměl být toxin (endotoxin). To samé mněAutor této kapitoly se také zabýval výzkumem, zatím za pomoci vysoce purifikovaných protilátek k Re -glykolipid v nátěrech periferní krve prakticky zdravých pacientůLPS upevněný na povrchu nebyl detekován polymorfonukleární leukocyty.
To umožnilo postulovat nový biologický jev – systémovýendotoxémiea naznačují důležitou roli střevního LPS v regulaciimunitní aktivita a zahájení zánětu. Nejprve byly vyvinuty nové výzkumné metody, stanoven standardní rozsah („fyziologické gical") indikátory koncentrace endotoxinu v séru a množstvíLPS-pozitivnípolymorfonukleární leukocyty v periferní krvipodmíněně zdraví dobrovolníci; poté byla prokázána skutečnost účasti nadbytku LPS v patogenezi různých onemocnění, následně nazývaných „endotoxinagrese"; a nakonec byly identifikovány vrozené imunitní receptory Niteta - TLR 4, interakce s LPS a stanovení imunitní aktivityžádný systém.Byl tak ověřen jeden z hlavních prvkůdříve předpokládaná systémová endotoxémie, molekulárnímechanismy imunoregulační působení střevního LPS, realizovaného, stejně jakodříve předpokládané, s přímou účastí hypotalamo-hypofýza-nadledvinový systém. Stres (fyzický, psycho-emocionální, jiné etiologie) způsobuje dodatečné vypouštění portální krve „bohaté“ na střevní endotoxin přes portacavální anastomózy, obcházející játra, do celkového krevního řečiště. Ve stavu relativního klidu, tzn. v nepřítomnosti stresorůvlivů se více než 95 % portální krve dostává do jater, kde jsou všechny LPSeliminován fixním makrofágovým systémem. Játra jsou „nejpotřebnější“daný“ v endotoxinech orgánu, protože když interagují s TLR 4V makrofágy navozují syntézu nejdůleţitějších prozánětlivé cytokiny Nový, zajišťující základní fyziologický tonus protinádorové, antibakteriální a antivirová imunita 1. LPS nespotřebovává játra se vrací do střev se žlučí, ale nejspíše bez polysacharidu díly.Část endotoxinu (méně než 5 %) vstupuje do obecné krve s portální krví. hemocirkulacea udržuje vše ve stavu fyziologického tónu imunokompetentníorgány (kostní dřeň, brzlík atd.) a buňky ( prezentující antigen, polymorfonukleární leukocyty, lymfocyty atd.). Tím pádem, systémovéendotoxémie plní mimořádně důležitou funkci při zajišťování fyziologického tonusu imunitního systému. V mimořádných situacích(úlek, strach, orgasmus, fyzická aktivita), vždy doprovázené stresem,Imunostimulační účinek endotoxémie se zvyšuje se zvyšující se koncentrací střevního LPS v celkovém krevním řečišti. Evidentně proto fyziologické koncentrace endotoxinů kolísají ve velmi širokém rozmezí (od blízké nule do 1,0 EU/ml ) a mají stálou tendenci se zvyšovats věkem. Ve velmi vzácných případech nelze LPS detekovat v séru (nebo spíšejeho koncentrace je menší než 0,0001 EU/ml ). Pro tyto pacientyTo má za následek výrazný pokles hlavních ukazatelů imunitního stavu. Existuje však také fenomén tolerance endotoxinu - absencetrnitá pyrogenní reakce při dostatečně vysoké (výrazně převyšujícíhorní hranice normálu) koncentrace endotoxinu v krvi. Pro realizacibiologické vlastnosti endotoxinu (zejména pro interakci LPS s TLR 4) lipoproteiny s vysokou hustotou (HDL) jsou vyžadovány protein vázající LPSthein (protein akutní fáze syntetizovaný játry), který přenáší endotoxiny CD receptor 14 a některé další proteinové molekuly a kofaktory. Nedostatekjeden nebo více z výše uvedených faktorů, z nichž většinasyntetizované v játrech, může způsobit imunodeficientní stavy, které se nejčastěji vyskytují při užívání protizánětlivých léků u pacientů s jaterním selháním a pacientů s koncentrkoncentrace LPS v celkovém krevním řečišti je pod 0,0001 EU/ml.
1 NTo je pravděpodobně důvod, proč jsou gnoobiontí zvířata prakticky bezbranná proti infekcimi a je mnohem pravděpodobnější, že se u nich vyvine rakovina. "Bezmikrobní" zvířatajsou zbaveny imunostimulačního účinku střevního LPS, protože nemají gramnegativnímikroflóra. (Poznámka, autor)
Pro ucelenější pochopení prezentovaného materiálu jsme to považovali za vhodnéstručně nastínit základní principy fungování imunitního systémusystémy a interakce vrozené a adaptivní imunity.
Imunita způsobené činností několika stovekrespirační geny, které zajišťují syntézu odpovídajícího počtu receptorů.Jsou to ti, kteří se účastní boje proti infekci v prvních 3-5 dnech (před tvorbouklonů lymfocytů a vývoj poolu specifických protilátek) díky aktivaci komplementu, působení antimikrobiálních peptidů a aktivitě fagocytů. Vrozená imunita navíc „organizuje“ práci zejména adaptivníchity, v důsledku interakce LPS s TLR 4 2 a vzdělávání hl prozánětlivé cytokiny, které zajišťují realizaci specifické imunitní reakce.Tedy evolučně starodávnější vrozený imunitní systémovládá „mladší“ adaptivní.
Adaptivní imunita z velké části poskytované náhodným procesemsomatické mutace lymfocytů, v důsledku kterých se objevují receptory,schopný rozpoznat jakýkoli (i syntetický) antigen, včetně autoantigenů, protilátek ( NA ), které jsou neustále přítomny v obecném krevním řečišti.Počet takových receptorů za fyziologických podmínek dosahuje astronomieikální hodnoty. Tento princip organizování adaptivní imunity nám umožňuje poskytnout spolehlivý systém ochrany těla před infekcemi a potenciálněškodlivé mutace na jedné straně a na straně druhé představuje velké nebezpečíautoimunitní poškození. To se zdá být zásadně důležitéže na regulaci tohoto procesu se podílí vrozená imunita, jejíž aktivita je zase z velké části dána koncentrací LPS obecně krevního řečiště
Vrozená a adaptivní imunita fungují v tandemu, což lze ilustrovat na příkladu fagocytů, které jsou rovněž aktivovány střevemendotoxin. Největší populace imunokompetentní buňkyje na vrcholu interakce mezi vrozenou a adaptivní imunitou v důsledkupřítomnost na jeho povrchuFc-receptory, které jsou schopny přijímat
všechny AT , což znamená specificky interagovat s širokou škálou antigenů, což nám umožňuje charakterizovat neutrofil jako fagocyt multispecifickéakce, které se dříve skrývaly pod pojmem „ nespecifičnost».
Za fyziologických podmínek nese 5-7 % cirkulujících leukocytůpovrch LPS a přibližně stejný počet fagocytůvážeme endotoxinyv in vitro. Při interakci s LPS fagocytárnízvyšuje se potenciál neutrofilů a jejich adhezivní aktivita. odcházejícévní řečiště a poté tělo (jako součást exkrementů: výkaly, moč, pot atd.), plní ochrannou funkci „kamikadze pohraničníků“ ve stromatu orgánů atkáně v přímém kontaktu s vnějším prostředím.
Tím pádem, systémové endotoxémie (EE) - regulační mechanismus intestinální LPS s přímou studií stavy systému hypotalamus-hypofýza-nadledviny. Stresová bytostatribut života samotného, na jedné straně poskytuje injekci do celkového krevního oběhudalší část univerzální imunostimulant, a na druhé straně - polelyruje mocný prozánětlivéúčinkem jeho nadbytku je zvýšená syntézaglukokortikoidy(Obrázek 8-1). To má za následek velmi nestabilní stav.tzv. „vyvážený imunitní stav“, který v podmínkách dostatečnépřesně dlouhá doba adaptace (dlouhodobý stres) může býtzlomený. Může dojít ke zvýšení koncentrace střevního LPS v celkovém oběhu překračují fyziologicky přijatelné hodnoty (jsou čistě individuální a mají charakteristiky související s věkem) a slouží jako jediný důvod pro zahájenílokální zánětlivá reakce (nebo její exacerbace) a systémový syndromzánětlivá reakce, s větší či menší závažností vždy doprovázející zánět (zvýšení tělesné teploty, koncentrace bílkovinakutní fáze, ESR;leukocytóza atd.). Ana regulaci se přímo podílí adaptace organismu na neustále se měnící podmínky vnějšího i vnitřního prostředíimunitní aktivity a zahájení zánětu, nepřímo ve zvýšeníkoncentrace střevního endotoxinu v celkovém krevním řečišti. Takže stresmůže být jediným důvodem rozvoje agrese endotoxinů a as důsledkem je zánět.
Rýže. 8-1. Systémová endotoxémie – vyvážený imunitní stav.
Rýže. 8-2. Agrese endotoxinů jako příčina zánětu.
endotoxin agrese- patologický proces způsobený nadbytkemcom LPS střevního a/nebo jiného původu v obecném krevním řečišti, majícíjejí klinické a laboratorní projevy, je „předchoroba“ neboli uniuniverzální obecný faktor v patogenezi onemocnění a syndromů, který se projevuje tou či onou nosologickou formou onemocnění v důsledkuinstitucionální a/nebo získaná predispozice 3. Tohle kombiVýznamný účinek agrese endotoxinů je realizován nejméně třemi způsoby:indukce autoimunitních reakcí (vzhledem k charakteristice adaptivní imunity), tvorba hyperergický imunitní pozadí a sebeagresivitaleukocyty. Důvody pro rozvoj agrese endotoxinů jsou velmi různé: nejčastější je stres, stejně jako jakékoli patologické procesy vedoucí ke zvýšené propustnosti střevní bariéry (otrava jídlem a akutní střevní infekce, alkoholický nadbytek a dysbakterióza, neobvykle tlustý a kořeněná jídla, akutní virové infekce, šok atd.), portální hypertenze a onemocnění jater, chronické a akutní selhání ledvin (protože ledviny slouží jako hlavní orgán vylučující LPS).Nejzřetelnějimechanismus prozánětlivé akce ve velmi zjednodušené podobě (obr. 8-2)lze znázornit příkladem dlouhodobého stresu ( psycho-emocionální přetížení, deprese, hyper- a hypotermie, extrémní fyzická aktivita atd.).
3 Zavedení tohoto termínu předcházelo mnohaleté bádání v mnoha domácícha zahraničních vědců, včetně vytvoření metod dostupných pro klinickou praxi pro stanovení integrálních ukazatelů koncentrace a aktivity LPS antiendotoxinimunita, stanovení normativních ukazatelů. Proto se v této kapitole omezíme pouze na ty nejdůležitější z nich. (Poznámka, autor)
Navozené stresemprozánětlivé vliv endotoxinů při určovánív menší míře je zastaven opačným efektem glukokortikoidy. Prosyntéza těchto hormonů využívá cholesterol vstupující do kůrynadledvinky výhradně v kombinaci s lipoproteiny s vysokou hustotou (HDL), jejichž afinita k LPS je mnohem vyšší než k cholesterolu. Proto nadbytek endotoxinů způsobuje nedostatek HDL, který částečně blokuje syntézu glukokortikoidy a vede ke zvýšení prozánětlivéúčinek. V důsledku toho se vyvíjí hypercholesterolémie a zvyšuje" aterogenní index“, který byl řadu let mylně považován za projev porušenímetabolismus lipidů a základ pro rozvoj aterosklerózy. V současné době je jich málokteří mají pochybnosti o zánětlivé povaze aterosklerózy, zejména o úloze „endoteliální dysfunkce“ při jejím zahájení (endoteliální dysfunkce je zase vyvolána agresí endotoxinů, která byla předpovězena již v roce 1987). Tento koncept je velmi přesvědčivě potvrzen poklesem koncentrace „aterogenních“ frakcí lipoproteinů (nízkých a velminízká hustota) se snížením hladiny obsahu LPS (<1,0 EU/ml) v krevním séru.
Endotoxiny se nacházejí pouze v gramnegativních bakteriích. Jsou reprezentovány lipopolysacharidy a asociovanými proteiny. Zvláštností endotoxinů je, že jsou tepelně stabilní a po jejich zničení se uvolňují z bakteriálních buněk. Endotoxiny, na rozdíl od exotoxinů, nemají specifický účinek. Jejich toxicitu a pyrogenitu způsobuje lipid A, který je součástí LPS a má podobnou strukturu u různých gramnegativních bakterií. Pyrogenní účinek endotoxinů není spojen s jejich přímým účinkem na termoregulační centra mozku. Vyvolávají uvolňování některé pyrogenní látky z polymorfonukleárních leukocytů. Endotoxiny jsou zánětlivá činidla; zvyšují propustnost kapilár a působí destruktivně na buňky. Jejich zánětlivé a pyrogenní účinky jsou nespecifické. Různorodost projevů otravy endotoxiny je dána nejen LPS samotným, ale také uvolňováním řady biologicky aktivních sloučenin, jejichž syntézu indukuje u lidí a zvířat (histamin, serotonin, prostaglandiny, leukotrieny atd., více než 20 celkem). Tyto látky způsobují poruchy v různých orgánech a tkáních.
Všechny tři složky LPS - lipid A, polysacharidové jádro a jeho postranní řetězec opakujících se cukrů - mají výrazné antigenní vlastnosti. LPS stimuluje syntézu interferonů, aktivuje komplementový systém po klasické dráze, má mitogenní účinek na lymfocyty a také alergenní účinek. Jeho toxické vlastnosti, na rozdíl od exotoxinů, nejsou odstraněny úpravou formaldehydem a LPS se nepřeměňuje na toxoid.
Exotoxiny. Produkují je grampozitivní i gramnegativní bakterie. U grampozitivních bakterií jsou exotoxiny aktivně vylučovány přes KM a buněčnou stěnu do prostředí pomocí speciálních sekrečních systémů. U gramnegativních bakterií (Vibrio cholerae, toxigenní E. coli, Salmonella) se některé exotoxiny (enterotoxiny) syntetizují jen za určitých podmínek přímo v infikovaném organismu a často se ukládají v cytoplazmě, z buňky se uvolňují až po její destrukci.
Všechny známé bakteriální exotoxiny jsou proteiny, mezi nimi jsou tepelně labilní a tepelně stabilní. Jejich hlavní vlastnosti jsou spojeny s proteinovou povahou exotoxinů: mají vysokou účinnost (nejsilnější toxiny v přírodě jsou mikrobiálního původu), vysokou selektivitu a s tím spojenou specificitu účinku (obraz tetanu u laboratorních zvířat je stejný, obojí při jsou infikovány patogenem a jeho exotoxinem), což se projeví po určité latentní době. Exotoxiny jsou silné antigeny a některé jsou dokonce superantigeny. Navozují v těle tvorbu protilátek, tedy antitoxinů, které neutralizují jejich účinek. Při ošetření formalínem jsou exotoxiny neutralizovány a přeměněny na toxoidy. Toxoidy nemají toxické vlastnosti, ale zachovávají si schopnost indukovat syntézu antitoxinů, proto jsou široce používány k vytvoření umělé imunity proti záškrtu, tetanu, botulismu a dalším nemocem.
