Вывихи 

Пирогены, эндотоксины. Опарина О.Н

Способы удаления бактериальных эндотоксинов из биологических образцов.

В широком смысле под эндотоксинами понимают бактериальные токсические вещества, которые являются структурными компонентами бактерий. Частным и наиболее упоминаемым эндотоксином являются липополисахариды (ЛПС). Липополисахариды - структурные компоненты мембран грам-негативных бактерий, поддерживающие стабильность мембраны. На одну клетку Escherichia coli приходится около двух миллионов молекул ЛПС. Несмотря на то, что эндотоксины достаточно прочно связаны с мембраной клеток, в процессе деления и смерти бактериальных клеток происходит высвобождение бактериальных эндотоксинов . Присутствие бактериальных эндотоксинов в препаратах, в особенности применяемых для внутривенного введения, представляет собой огромную проблему. Хотя сами по себе эндотоксины не являются токсическими веществами, их попадание в организм активирует иммунную систему - в основном процесс идет через активацию моноцитов и макрофагов - что приводит к высвобождению целого ряда противовоспалительных медиаторов, таких как фактор некроза опухоли (tumor necrosis factor - TNF), интерлейкины (особенно IL-6 и IL-1) и других агентов. Развитие каскадной противовоспалительной реакцией, сопровождающейся повышением температуры и лихорадкой (так называемый, эндотоксический шок), может привести к летальному исходу.

По сравнению с белками, бактериальные эндотоксины очень стабильны. Их стабильность сохраняется при высоких значениях температур и в широком диапазоне рН.

Работы, описывающие токсический эффект после внутривенного введения растворов, приготовленных из бактериальных культур и не содержащих микроорганизмов, начали публиковать с конца 19-ого века. И количество подобных работ постоянно увеличивалось.

В 1912 году Hort и Penfold стали использовать термин "пирогенный" (pyrogenic) для обозначения растворов, вызывающих лихорадочное состояние. В 1945 году Westphal опубликовал работу, в которой он описывал полисахаридный комплекс, обнаруженный во внешнем слое бактериальной стенки и обладающий пирогенным эффектом.

В последующие годы Westphal опубликовал еще несколько работ, где он продолжал изучать липосахариды из различных энтеробактерий. В последующие годы молекулярная организация эндотоксинов и механизм их воздействия на организм продолжали изучаться.

Также называемые полисахаридами (ЛПС), являются главным компонентом внешней мембраны грам-негативных бактерий (см. рис. 1).

Рисунок 1: Молекулярная модель внутренней и внешней мембран из E. coli K-12
Формы: овалы и прямоугольники представляют сахарные остатки, кружки - полярный рабочие группы различных липидов.
Сокращения: PPEtn (ethanolamine pyrophosphate); LPS (lipopolysaccharide); Kdo (2-keto- 3-deoxyoctonic acid).

Состоят из гидрофильного полисахаридного остатка, который соединен ковалентной связью с гидрофобным липидным остатком (липид А) (см. рис. 2).

Липосахариды большинства видов бактерий состоят из трех основных блоков:
- блок О-антигена (O-antigen region),
- олигосахарид сердцевины (core oligosaccharide),
- липид А (lipid A).

О-антиген в основном состоит из последовательности одинаковых олигосахаридов (от трех до восьми моносахаридов каждый), определяющих видовую специфичность и серологическую особенность соответствующей бактерии.
Олигосахарид сердцевины имеет консервативную структуру с внутренней областью 3-дезокси-D-манно-2- октулосоновой кислота (KDO) - гептоза и внешней области состоящей из гексоз. Так, например, среди видов E.coli известно пять разных типов сердцевинной области. Липид А является самой консервативной частью эндотоксина и отвечает за большинство биологических свойств эндотоксина, в том числе, за его биологическую токсичность. Бактериальные штаммы, в составе мембраны которых отсутствовал бы липид А или эндотоксин, не известны современной науке.

Рисунок 2: Химическая структура эндотоксина из E. coli
(Hep) L-glycerol-D-manno-heptose; (Gal) galactose; (Glc) glucose; (KDO) 2-keto-3-deoxyoctonic acid; (NGa) N-acetylgalactosamine; (NGc) N-acetyl-glucosamine.

Молекулярная масса мономера эндотоксина обычно составляет от 10 до 70 кДа. Но встречаются и отдельные исключения: 2.5 кДа с коротким О-антигеном до 70 кДа с очень длинным О-антигеном. Клетки "теряют" эндотоксины в большом количестве во время своей гибели, а также в процессе роста и деления. Эндотоксины устойчивы к высоким температурам и не разрушаются при стандартных режимах автоклавирования. Эндотоксины можно разрушить только при использовании следующих режимов: 250 °С в течение 30 минут или 180 °С в течение более 3 часов. Применение кислот и щелочей с концентрацией не менее 0.1 М также может привести к разрушению эндотоксинов.

Методы удаления эндотоксинов

Существует целый ряд методов, которые применяют для удаления бактериальных эндотоксинов : ионообменная хроматография, аффинные сорбенты, гель-фильтрация, ультрафильтрация, центрифугирование в градиенте сахарозы, использование системы двухфазного разделения.

Способ удаления определяется масштабами и экономической целесообразностью. Для удаления эндотоксинов из больших объемов обычно используют ультрафильтрацию и ионообменную хроматографию. Ультрафильтрация очень эффективна для удаления эндотоксинов из воды и водных растворов, но совершенно не годится в случаях очистки от эндотоксинов растворов, содержащих белки или нуклеиновые кислоты. Те же недостатки ультрафильтрации относятся и к ионообменной хроматографии. Использование аффинных сорбентов, как правило, иммобилизованных на агарозе, сефарозе, акриламиде и других носителях, является, пожалуй, самым эффективным способом удаления бактериальных эндотоксинов. Основные минусы такого подхода: 1. длительность процесса удаления (необходимо многократно пропускать пробу через колонку, скорость протока при этом не может быть большой, т.к. это приводит к деформации сорбента), 2. разбавление пробы в процессе очистки может быть от 10 до 100-кратной, 3. стоимость аффинного сорбента может быть очень большой.

Двухфазная система разделения является самым дешевым и самым эффективным способом удаления эндотоксинов. Основной принцип этого метода - образование двухфазной мицеллярной системы за счет добавляемого в водный раствор мицеллообразующего полимера. Бактериальный эндотоксин захватывается образующимися мицеллами из водной гидрофильной части и при разделении фаз остается в гидрофобной среде (см. рис. 3).

Рисунок 3: Схема двухфазного мицеллярного разделения, вызванного повышением температуры.
Мицеллы могут присутствовать и в водной фазе, но их размер значительно меньше, чем в нижней гидрофобной части.

Использование трех циклов обработки двухфазной системой позволяет снизить уровень эндотоксинов во всех рекомбинантных белках, получаемых из E. coli, более чем на 99%. При этом биологическая активность и свойства самих белков не претерпевают изменений.
Минус двухфазной системы - в водной фазе после разделения всегда остается некоторое количество добавляемого мицеллообразующего полимера. Некоторые исследователи считают, что примеси этого полимера оказывают негативное влияние при дальнейшем использовании очищенных таким образом препаратов. Другие исследователи опровергают негативное такое негативное влияние. Наш опыт использования препаратов, очищенных от бактериальных эндотоксинов при помощи двухфазной мицеллярной системы, как в системе in vitro, так и in vivo, не показал никаких негативных эффектов ни на клетки, ни на животных, в которые вводили очищенные препараты.
По-видимому, работа с такой системой требует некоторых навыков и их недостаток может проявляться в последующих результатах.

Определение эндотоксинов

Для определения эндотоксинов стандартно применяют LAL тест (LAL: Limulus Amebocyte Lysate). С семидесятых годов этот тест вытеснил применявший ранее так называемый "пирогенный тест", когда испытуемый препарат вводили кроликам. Кролики очень чувствительны к эндотоксинам и их реакция на вводимые препараты долгое время служила индикатором пирогенности.
В настоящее время стал применяться также EAA тест (EAA: Endotoxin Activity Assay). Этот тест разработан компанией Spectral Diagnostics Inc. (www.spectraldx.com) и позволяет выявлять уровень эндотоксинов в крови.
По международной классификации концентрацию эндотоксинов обозначают в EU (endotoxin units): EU/мл или EU/мг. Одна единица (1 EU) приблизительно соответствует 100 пг эндотоксина. Одна бактериальная грам-негативная клетка содержит приблизительно 10-15г или 1 фг эндотоксина, таким образом, 1 EU производят 105 бактерий. 1 мл ночной культуры E. coli содержит от 5·108 до 109 клеток, что соответствует до 10"000 EU на 1 мл культуры.

Максимально допустимый уровень эндотоксина при внутривенном введении - 5 EU на кг тела в течение часа.

По материалам статьи ЗАО "Силекс". Реагенты для удаления эндотоксинов. www.sileks.com

Термин «пироген» происходит от греческого “pyreto” – лихорадка. Пирогенами называют вещества, способные вызывать повышение температуры тела. Пирогенную реакцию способны вызывать вещества самой различной природы и разного происхождения. К пирогенам можно отнести грамотрицательные бактерии и их токсины, грамположительные бактерии и их токсины, вирусы и продукты их жизнедеятельности, а также стероиды и пр. В области контроля качества инъекционных лекарственных средств практическое значение имеют бактериальные эндотоксины, которые являются фрагментами внешней стенки грамотрицательных бактерий.

Грамотрицательные бактерии обладают двуслойной клеточной стенкой, которая окружает цитоплазматическую мембрану. Первый слой - очень тонкая (толщиной 1 нм) нелипидная мембрана, состоящая из пептидогликана. Его называют также гликопептидом или мукопептидом. Это сложный матрикс, содержащий полисахаридные цепи, связанные друг с другом поперечными сшивками из коротких пептидных цепей. Второй слой клеточной стенки - липидная мембрана толщиной 7,5 нм. Именно на этой внешней мембране и расположены эндотоксины (липополисахариды). Молекулы эндотоксина обеспечивают структурную целостность, отвечают за многие физиологические функции, в том числе определяют патогенные и антигенные свойства бактерий. Структурно молекула эндотоксина делится на три части – Липид А , Кор и О-специфическую цепь .


О-специфическая цепь Кор Липид А
Липид А состоит из дисахарида, фосфата и жирных кислот. Жирные кислоты, входящие в состав Липида А, могут быть насыщенными и ненасыщенными. Наиболее часто в состав Липида А входят кислоты: пальмитиновая, лауриновая, глутаминовая, меристиновая. Участок Липида А является наиболее константным участком молекулы ЛПС, и его строение схоже у многих бактерий.
О-специфическая цепь липополисахаридов построена из повторяющихся олигосахаридов. Наиболее распространенными сахарами, входящими в состав О-специфической цепи, являются глюкоза, галактоза, рамноза. Этот участок молекулы придает ей гидрофильные свойства, благодаря которым ЛПС хорошо растворимы в воде. Полисахаридная часть является наиболее вариабельной частью молекулы ЛПC. Часто этот фрагмент молекулы называют О-антигеном, так как именно он отвечает за антигенную активность грамотрицательных бактерий.
Кор - центральная часть молекулы, связывающая О-антиген с Липидом А. Формально структура кора подразделяется на внешнюю и внутреннюю части. В состав внутренней части кора обычно входят остатки L-глицеро-О-манногептозы и 2-кето-3-дезоксиоктоновой кислоты (КДО). КДО содержит 8 атомов углерода и в природе практически нигде больше не встречается.
Кроме липополисахаридов в состав внешней стенки грамотрицательных бактерий входят и белки (внешняя мембрана на ¾ состоит из ЛПС, и только ¼ приходится на белковые компоненты). Эти белки вместе с ЛПС образуют белково-липополисахаридные комплексы разного размера и молекулярной массы. Именно эти комплексы и называются бактериальными эндотоксинами. Очищенные препараты, которые используются в качестве стандартов, лишены пептидных фрагментов и представляют собой чистый препарат липополисахарида. Тем не менее, термин «бактериальные эндотоксины» применяется с равным успехом и к естественным эндотоксинам, оказавшимся в растворе в результате разрушения бактерий, и к чистым препаратам ЛПС.
На внешней стенке одной грамотрицательной бактерии может содержаться до 3,5 млн. молекул ЛПС. После ее гибели все они оказываются в растворе. Эндотоксины грамотрицательных бактерий остаются биологически активными молекулами и после гибели бактерий. Молекула эндотоксина температуростабильна и легко выдерживает цикл стерилизации в автоклаве. Малые размеры молекул эндотоксинов позволяют им легко проходить через мембраны, используемые для стерилизации растворов (0,22 мкм). Поэтому эндотоксины могут присутствовать в готовых лекарственных формах, даже произведенных в асептических условиях и прошедших финишную стерилизацию.
Бактериальные эндотоксины являются исключительно активными (сильными) пирогенами. Для развития лихорадочного приступа достаточно присутствия бактериальных эндотоксинов в инфузионном растворе в концентрации 1 нг/мл (около 10 ЕЭ/мл). Другие пирогены менее активны, и для развития пирогенного ответа их концентрация должна быть в 100-1000 раз больше. Обычно термины «пирогены» и «эндотоксины» употребляются как синонимы и, хотя не все пирогены являются эндотоксинами, наиболее значимыми являются именно эндотоксины грамотрицательных бактерий.

Дерматовенерология , Национальное руководство , 2011, с.99-110

Кишечный эндотоксин и воспаление

М.Ю. Яковлев

Современный уровень научных знаний позволяет дать воспале­ нию следующее определение: «Воспаление - аварийный механизм иммунной защиты, направленный на распознавание, уничтожение и элиминацию чужеродных и собственных антигенов, носящий адаптивный и/или патогенный характер». Другими словами, вос­ паление - всегда деструктивный процесс, даже когда он жизненно необходим.

Междисциплинарное определение, сформулированное на III съезде Российского общества патологов, основано на учении И.И. Мечникова «О роли кишечного фактора в механизмах ста­ рения»; концепции Г. Селье «Общий адаптационный синдром» о первопричинности неспецифических факторов; «Клонально- селекционной теории иммунитета» Ф. Бернета и «Эндотоксиновой концепции физиологии и патологии человека».

Эти научные теории стимулировали клинические, молекуляр­ ные и генетические исследования, позволившие систематизировать ранее полученные данные о работе врожденного и адаптивного иммунитета, их взаимодействии между собой и инфекционными агентами. Знания об этом аспекте проблемы до недавнего времени были фрагментарными и не позволяли получить четких пред­ ставлений о механизмах регуляции иммунной системы кишечным эндотоксином на уровне целостного организма и участии общих «неспецифических» факторов в реализации и инициации воспа­ ления, поскольку без участия системного фактора невозможны и локальные его проявления.

Эндотоксин - термостабильный компонент наружной части клеточной мембраны всех грамотрицательных микроорганизмов, липополисахарид (ЛПС), состоящий из 3 частей: гидрофобного липида А - гликолипида Re -хемотипа , идентичного для эндоток­ синов всех грамотрицательных микроорганизмов; гидрофильного ядра и полисахарида, которые индивидуальны и позволяют вери­ фицировать грамотрицательные микроорганизмы с помощью серо­ логических методов исследования. Наличие гликолипида в моле­куле различных по происхождению ЛПС определяет общность их биологических свойств: пирогенного и противоопухолевого эффек­ тов, способности активировать дифференцировку клеток миелоцитарного ростка костного мозга и перекисное окисление липидов, стимулировать противовирусный и антибактериальный иммунитет,

индуцировать синдромы диссеминированного внутрисосудистого свертывания и полиорганной недостаточности.

Весь этот уникальный спектр биологической активности эндотоксинов до недавнего времени (до 1987-1988) рассматривали исключительно в формате сеп­ сиса и иных инфекционных заболеваний, в патогенезе которых предполагалась ведущая роль ЛПС экзогенных грамотрицательных бактерий. Участие кишечного эндотоксина в патогенезе «неинфекционной патологии», и тем более в физиологи­ческих процессах адаптации, не рассматривалось. Предполагалось, что в здоровом организме токсина (эндотоксина) не должно быть по определению. Такого же мне­ ния был и автор настоящей главы, пока при помощи высокоочищенных антител к Re -гликолипиду в мазках периферической крови практически здоровых пациентов не был обнаружен ЛПС, фиксированный на поверхности полиморфноядерных лейкоцитов.

Это позволило постулировать новое биологическое явление - системную эндотоксинемию и предположить важную роль кишечного ЛПС в регуляции активности иммунитета и инициации воспаления. Сначала были разработаны новые методы исследования, установлен диапазон нормативных («физиоло­гических») показателей концентрации эндотоксина в сыворотке и количества ЛПС-позитивных полиморфноядерных лейкоцитов в периферической крови условно здоровых волонтеров; затем установлен факт участия избытка ЛПС в патогенезе различных заболеваний, впоследствии названный «эндотоксиновой агрессией»; и, наконец, были идентифицированы рецепторы врожденного имму­ нитета - TLR 4, взаимодействующие с ЛПС и определяющие активность иммун­ ной системы. Таким образом, был верифицирован один из основных элементов ранее постулированной системной эндотоксинемии , определились молекулярные механизмы иммунорегулирующего действия кишечного ЛПС, реализуемого, как и предполагалась ранее, при непосредственном участии гипоталамо-гипофизарно- адреналовой системы. Стресс (физический, психоэмоциональный , иной этио­логии) обусловливает дополнительный сброс по портокавальным анастомозам «богатой» кишечным эндотоксином портальной крови, минуя печень, в общий кровоток. В состоянии относительного покоя, т.е. при отсутствии стрессорных воздействий, больше 95% портальной крови поступает в печень, где весь ЛПС элиминируется системой фиксированных макрофагов. Печень - наиболее «нуж дающийся» в эндотоксинах орган, поскольку при их взаимодействии с TLR 4 в макрофагах индуцируется синтез наиболее важных провоспалительных цитоки-нов , обеспечивающих базовый физиологический тонус противоопухолевого, анти­ бактериального и противовирусного иммунитета 1 . Не потребленный печенью ЛПС с желчью возвращается в кишечник, но, вероятнее всего, уже без полисахаридной части. Часть эндотоксина (меньше 5%) поступает с портальной кровью в общую гемоциркуляцию и поддерживает в состоянии физиологического тонуса все иммунокомпетентные органы (костный мозг, тимус и др.) и клетки (антигенпрезентирующие , полиморфноядерные лейкоциты, лимфоциты и др.). Таким образом, системная эндотоксинемия выполняет крайне важную функцию по обеспечению физиологического тонуса иммунной системы. При экстраординарных ситуациях (испуг, страх, оргазм, физическая нагрузка), всегда сопровождаемых стрессом, иммуностимулирующее действие эндотоксинемии усиливается, поскольку возрас­тает концентрация кишечного ЛПС в общем кровотоке. Очевидно, поэтому физио­ логические концентрации эндотоксинов колеблются в весьма широком диапазоне (от близкой к нулю до 1,0 EU / ml ) и имеют неуклонную тенденцию к увеличению с возрастом. В очень редких случаях ЛПС в сыворотке выявить не удается (вернее, его концентрация составляет меньше 0,0001 EU / ml ). Для этих пациентов харак­ терно значительное снижение основных показателей иммунного статуса. Однако существует также феномен эндотоксиновой толерантности - отсутствие харак­ терной пирогенной реакции при достаточно высоких (значительно превышающих верхнюю границу нормы) концентрациях эндотоксинов в крови. Для реализации биологических свойств эндотоксина (в частности, для взаимодействия ЛПС с TLR 4) необходимы липопротеины высокой плотности (ЛПВП) ЛПС-связывающий про­ теин (белок острой фазы, синтезируемый печенью), передающий эндотоксины рецептору CD 14, и некоторые другие белковые молекулы и кофакторы . Дефицит одного или нескольких вышеперечисленных факторов, большинство из которых синтезируется в печени, может служить причиной иммунодефицитных состояний, чаще всего возникающих при использовании противовоспалительных лекарствен­ных средств у больных с печеночной недостаточностью и пациентов с концентра­ цией ЛПС в общем кровотоке ниже 0,0001 EU / ml .

1 Н аверное, именно поэтому гнотобионтные животные практически беззащитны перед инфекция­ ми и значительно чаще подвержены онкологическим заболеваниям. «Безмикробные » животные лишены иммуностимулирующего эффекта кишечного ЛПС, так как не имеют грамотрицательной микрофлоры. (Примет, авт.)

Для более целостного понимания излагаемого материала мы сочли целесо­ образным кратко изложить основополагающие принципы работы иммунной системы и взаимодействия врожденного и адаптивного иммунитета.

Врожденный иммунитет обусловлен активностью нескольких сотен заро­ дышевых генов, обеспечивающих синтез соответствующего числа рецепторов. Именно они участвуют в борьбе с инфекцией в первые 3-5 сут (до формирования клонов лимфоцитов и нарабатывания пула специфических антител) за счет акти­вации комплемента, действия антимикробных пептидов и активности фагоцитов. Кроме того, врожденный иммунитет «организует» работу адаптивного, в частно­ сти, за счет взаимодействия ЛПС с TLR 4 2 и образования главных провоспалитель-ных цитокинов , обеспечивающих реализацию специфического иммунного ответа. Таким образом, эволюционно более древняя система врожденного иммунитета управляет более «молодой » адаптивной.

Адаптивный иммунитет во многом обеспечивается случайным процессом соматических мутаций лимфоцитов, в результате которых появляются рецепторы, способные распознать любой (даже синтетический) антиген, в том числе аутоантигены , антитела (AT ) к которым постоянно присутствуют в общем кровотоке. Количество таких рецепторов в физиологических условиях достигает астрономи­ ческих значений. Этот принцип организации адаптивного иммунитета позволяет обеспечить надежную систему защиты организма от инфекций и потенциально вредных мутаций, с одной стороны, а с другой - несет в себе большую опасность аутоиммунного повреждения. Принципиально важным представляется тот факт, что в регуляции данного процесса участвует врожденный иммунитет, активность которого, в свою очередь, во многом определяются концентрацией ЛПС в общем кровотоке.

Врожденный и адаптивный иммунитет работают в тандеме, что можно про­иллюстрировать на примере фагоцитов, которые также активируются кишечным эндотоксином. Самая многочисленная популяция иммунокомпетентных клеток находится на пике взаимодействия врожденного и адаптивного иммунитета в силу наличия на своей поверхности Fc -рецепторов, которые способны акцептировать

все AT , а значит специфически взаимодействовать с самыми различными анти­ генами, что позволяет характеризовать нейтрофил как фагоцит мультиспецифического действия, который ранее скрывался под термином «неспецифичность ».

В физиологических условиях 5-7% циркулирующих лейкоцитов несут на своей поверхности ЛПС, и приблизительно такое же количество фагоцитов способ­ ны связывать эндотоксины in vitro . При взаимодействии с ЛПС фагоцитарный потенциал нейтрофилов и их адгезивная активность возрастают. Они покидают сосудистое русло, а затем и организм (в составе экскретов: кала, мочи, пота и др.), выполняют защитную функцию «пограничников-камикадзе» в строме органов и тканей, непосредственно соприкасающихся с внешней средой.

Таким образом, системная эндотоксинемия (СЭЕ) - механизм регуля­ ции активности иммунитета кишечным ЛПС при непосредственном уча­ стии гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системы. Стресс, являющийся атрибутом самой жизни, с одной стороны обеспечивает вброс в общий кровоток дополнительной порции универсального иммуностимулятора , а с другой - ниве­ лирует мощный провоспалительный эффект его избытка повышенным синтезом глюкокортикоидов (рис. 8-1). Этим достигается весьма нестабильное состояние под названием «сбалансированный иммунный статус», который в условиях доста­ точно продолжительного периода адаптации (длительного стресса) может быть нарушен. Увеличение концентрации кишечного ЛПС в общем кровотоке может превысить физиологически допустимые значения (они сугубо индивидуальны и имеют возрастные особенности) и служить единственной причиной инициации локальной воспалительной реакции (или ее обострения) и синдрома системного воспалительного ответа, с большей или меньшей выраженностью всегда сопро­вождающего воспаление (повышение температуры тела, концентрации белков острой фазы, СОЭ; лейкоцитоз и др.).а даптации организма к постоянно изменяющимся условиям внешней и внутренней среды принимает непосредственное участие в регуляции активности иммунитета и инициации воспаления, опосредованно - в увеличении концентрации кишечного эндотоксина в общем кровотоке. Таким образом, стресс может быть единственной причиной развития эндотоксиновой агрессии и, как следствие, - воспаления.

Рис. 8-1. Системная эндотоксинемия - сбалансированный иммунный статус .

Рис. 8-2. Эндотоксиновая агрессия как причина развития воспаления.



Эндотоксиновая агрессия - патологический процесс, обусловленный избыт­ ком ЛПС кишечного и/или иного происхождения в общем кровотоке, имеющий свои клинико-лабораторные проявления, является «предболезнью» или уни­ версальным общим фактором патогенеза заболеваний и синдромов, который манифестируется той или иной нозологической формой заболевания в силу кон­ ституциональной и/или приобретенной предрасположенности 3 . Этот универсаль­ ный эффект эндотоксиновой агрессии реализуется как минимум тремя путями: индукцией аутоиммунных реакций (в силу особенностей адаптивного иммуни­тета), формированием гиперергического иммунного фона и аутоагрессивностью лейкоцитов. Причины развития эндотоксиновой агрессии очень разнообразны: наиболее частая - стресс, а также любые патологические процессы, приводящие к повышению проницаемости кишечного барьера (пищевые отравления и острые кишечные инфекции, алкогольный эксцесс и дисбактериоз , непривычно жирная и острая пища, острые вирусные инфекции, шок и др.), портальная гипертензия и заболевания печени, хроническая и острая почечная недостаточность (поскольку именно почки служат основным ЛПС-выводящим органом). Наиболее наглядно механизм провоспалительного действия в весьма упрощенном виде (рис. 8-2) можно представить на примере длительного стресса (психоэмоциональная пере­грузка, депрессии, гипер - и гипотермия, запредельная физическая нагрузка и др.).

3 Введению этого термина предшествовали многолетние исследования многих отечественных и зарубежных ученых, среди которых создание доступных для клинической практики методов определения интегральных показателей концентрации ЛПС и активности антиэндотоксинового иммунитета, определение нормативных показателей. Именно поэтому в данной главе мы ограни­чимся лишь наиболее важными из них. (Примет, авт.)

Стрессиндуцированный провоспалительный эффект эндотоксинов в опреде­ ленной степени купируется противоположным действием глюкокортикоидов . Для синтеза этих гормонов используется холестерин, поступающий в корковый слой надпочечников исключительно в комплексе с липопротеинами высокой плотности (ЛПВП), сродство которых к ЛПС значительно выше, чем к холестерину. Именно поэтому избыток эндотоксинов обусловливает дефицит ЛПВП, который частично блокирует синтез глюкокортикоидов и приводит к усилению провоспалительного эффекта. В результате развивается гиперхолестеринемия и увеличивается «атеро-генный индекс», что долгие годы ошибочно считалось проявлением нарушения липидного обмена и основой развития атеросклероза. В настоящее время мало у кого возникают сомнения в отношении воспалительной природы атеросклероза, в частности роли «эндотелиальной дисфункции» в его инициации (эндотелиальная дисфункция, в свою очередь, индуцируется эндотоксиновой агрессией, что было предсказано еще в 1987 г.). Весьма убедительно эту концепцию подтверждает снижение концентрации «атерогенных » фракций липопротеинов (низкой и очень низкой плотности) при уменьшении уровня содержания ЛПС (<1,0 EU / ml ) в сыво­ ротке крови.

ЭНДОТОКСИН (ЛПС) В ПАТОГЕНЕЗЕ АТЕРОСКЛЕРОЗА =

Конев Ю.В., Лазебник Л.Б.

ГУЗ Центральный научно-исследовательский институт гастроэнтерологии ДЗ г. Москвы

Конев Юрий Владимирович 111123, Москва, шоссе Энтузиастов, д. 86 E-mail: gastroen ter@rambler. ru

Современные данные о процессах лежащих в основе атерогенеза свидетельствуют о значительной роли эндотоксина (липополисахарида - ЛПС) кишечной микрофлоры в развитии сосудистых поражений. В работе обобщены материалы литературы и результаты собственных исследований об участии ЛПС грамнегативных бактерий в инициировании и прогрессировании атеросклероза. Доказано, что ЛПС грамотрицательных бактерий взаимодействуют TLR4, запускает цитокиновый каскад с последующим формированием атером.

Ключевые слова: эндотоксин; ЛПС; атеросклероз; атерогенез; TLR. SUMMARY

Recent data on the processes underlying atherogenesis indicate the significant role of endotoxin (lipopolysaccharide - LPS) of the intestinal microflora in the development of vascular lesions. This paper summarizes the literature and material results of their research on the participation of LPS gramnegativnyh bacteria in the initiation and progression of atherosclerosis. We prove that the LPS of gram-negative bacteria interact with TLR4, triggers cytokine cascade with the subsequent formation of atheroma. Keywords: endotoxin; LPS; atherosclerosis; aterogenesis; TLR.

В настоящее время количество умирающих от атеросклероза значительно превышает количество летальных исходов от других заболеваний. Ишемическая болезнь сердца, гипертоническая болезнь, ишемические поражения головного мозга, хроническая ишемия нижних конечностей, хроническая ишемическая болезнь органов пищеварения - вот далеко не полный перечень тяжелых заболеваний, в основе которых лежат атеросклеро-тические поражения сосудистой стенки. Патогенез атеросклероза сложен и многообразен, а в процессе инволюции частота и интенсивность факторов риска резко возрастают, что и определяет высокую заболеваемость атеросклерозом людей старших возрастных групп. Однако некоторые общебиологические механизмы лежащие в основе возникновения атеросклеротического процесса, недостаточно изучены .

Наиболее широко распространено в настоящее время положение о том, что атеросклероз является хроническим заболеванием, в основе которого лежат повреждения эндотелия и формирование в стенке артерий фиброзных атеросклеротических бляшек,

до настоящего времени, несмотря на предложенные варианты, остается недостаточно ясной причина, запускающая механизм образования атероскле-ротической бляшки. Исследования последних лет заставляют предположить возможность участия в этих процессах эндотоксина, избыточному образованию которого способствуют дисбиотические изменения в кишечнике, столь нередко возникающие в пожилом и старческом возрасте .

Эндотоксин - липополисахарид (ЛПС), входящий в состав внешней мембраны клеточной стенки грамотрицательных бактерий, обладающий широким спектром различных видов биологической активности.

В норме из толстого кишечника человека в кровоток проникает лишь незначительное количество ЛПС, так как у человека имеется ряд гуморальных и клеточных факторов, связывающих ЛПС: липо-протеины высокой удельной плотности, антитела, в частности антитела к гликолипиду хемотипа Re, клетки Купффера, полиморфноядерные лейкоциты и макрофаги. Еще недавно считалось, что в физиологических условиях ЛПС проникает из кишечника

лишь в воротную вену, где захватывается в основном клетками Купффера, однако исследования последних лет показали, что эндотоксин в небольших количествах обнаруживается у здоровых людей и даже у новорожденных детей в системном кровотоке, в плазме крови и на поверхности полиморфоядерных лейкоцитов. Нормально функционирующие анти-эндотоксиновые факторы обеспечивают достаточно эффективную защиту организма от вредных последствий действия ЛПС в физиологических условиях. Однако ситуация существенно изменяется при стрессе, действии проникающей радиации и других экологически вредных факторов, различных заболеваниях инфекционного и неинфекционного генеза. В этих условиях не только увеличивается проникновение ЛПС в системный кровоток, но и истощаются факторы антиэндотоксинового иммунитета. При этом резко снижаются титры антител к гликолипиду хемотипа Re, нейтрализующих эндотоксин, содержание ПЯЛ, связывающих ЛПС in vivo, в кровотоке. Также практически исчезают ПЯЛ, способные связывать ЛПС in vitro. Иными словами, исчезают резервы связывания ЛПС антителами и гранулоцитами и организм становится почти полностью беззащитным к повторным атакам вновь поступающего в кровь ЛПС .

Первичные или начальные этапы системного воздействия эндотоксина обусловлены взаимодействием ЛПС с различными клетками крови и тканей, а также липопротеинами крови. Из клеток, акцептирующих эндотоксин, главными участниками и индукторами воздействия эндотоксина являются эндотелиальные клетки, тромбоциты, макрофаги, нейтрофилы, базофилы, тучные клетки, гепатоциты, что свидетельствует об отсутствии селективного связывания эндотоксина клетками.

Следует отметить, что значительная часть эндотоксина транспортируется к органам и тканям в комплексе с липопротеинами низкой плотности (ЛПНП), а фиксация эндотоксина на различных клетках крови, мезенхимы и органоспецифических элементах обусловлена в значительной мере наличием на их мембране рецепторов образраспознающих рецепторов (ОРР) Toll-подобного типа (TLR) .

Активная клеточная акцепция ЛПС в организме объясняет феномен диссоциации между явлениями умеренного содержания ЛПС и «эндотоксиновой аггрессией», когда при невысоком содержании в крови циркулирующего эндотоксина развивается характерная картина эндотоксинового каскада вплоть до шока.

Элиминация эндотоксина из системного кровотока носит двухфазный характер: вслед за быстрой адсорбцией ЛПС на клетках крови возникает его депонирование преимущественно в печени и в значительно меньших концентрациях в селезенке, кишечнике, легких, почках с последующим их повреждением при участии цитокинов.

В ранний период «эндотоксиновой агрессии» установлено повышение образования острофазных

белков: С-реактивного белка, трансферрина, кислого-а1-гликопротеина, гаптоглобина, ИЛ-6, коррелирующее с выраженностью степени эндо-токсинемии. И, конечно же, белки острой фазы принимают активное участие в связывании и инактивации избыточного эндотоксина.

Элиминация эндотоксина из системного кровотока обеспечивается наличием антител к детерминантам ядра ЛПС, а также ингибиторов неимму-ноглобулиновой природы. Отмечен выраженный детоксикационный эффект больших доз гепарина, активирующего липопротеиновую липазу, которая в свою очередь разрушает ЛПС.

Имеются сообщения об участии в процессах детоксикации ЛПС в крови лизоцима, интерферона, макроглобулинов, термолабильного сывороточного инактиватора с эстеразной активностью, фосфатаз, комплемента, белка а-глобулиновой фракции крови с константой седиментации 4,5 .

Определенную роль в эндотоксинсвязывающей активности плазмы крови играют липопротеиды высокой удельной плотности, способные образовывать с ЛПС устойчивый комплекс.

Детоксикация и деградация ЛПС в клетках осуществляются при участии различных ферментативных систем: липоксигеназ, фосфорилаз, деацетилаз, дефосфорилаз.

Тем не менее известно что главными акцептирующими ЛПС клетками крови являются полиморф-ноядерные лейкоциты (ПЯЛ), макрофаги, тромбоциты. Установлено, что уже через 1-2 минуты после введения эндотоксина около 40% ПЯЛ содержат на своей поверхности эндотоксин, к 30-й минуте эндотоксинсодержащие ПЯЛ секвестируются в микроциркуляторном русле легких, печени, почек, селезенки и в меньшей степени в надпочечниках, инициируя повреждение этих органов. Установлено, что эндотоксинстимулированная секвестрация ней-трофилов в легких не связана с усилением продукции ФАТ и тромбоксана А2, а обусловлена усилением продукции L-селектина.

Через 30-60 минут после введения эндотоксина Sl. typhi murium кроликам отмечалось уменьшение активности миелопероксидазы и уровня катионных белков в ПЯЛ, достигающее максимума к 3 часам.

Опосредованно, через усиление продукции фибро-нектина, сальмонеллезный эндотоксин увеличивает хемотаксическую, адгезивную активность нейтрофи-лов, усиливает пониженную и уменьшает повышенную генерацию ПЯЛ супероксидного аниона радикала.

Сложное динамическое взаимодействие эндо-токсинсвязывающих систем крови и эндотоксина обуславливает интенсивность развития изменений реологических свойств крови, гемостаза и микроциркуляции при системной эндотоксинемии.

Связывание эндотоксина макрофагами, ПЯЛ, с одной стороны, индуцирует развитие комплекса защитных реакций, а с другой - продукцию ци-токинов и цитокинопосредованную деструкцию различных органов и тканей .

Таким образом, например, эндотоксин (ЛПС) - компонент внешней оболочки грамотрицательных бактерий - взаимодействует с ЛПС-связывающим протеином (LBP) и транспортируется в печень. Макрофаги печени (звездчатые ретикулоциты) и моноциты активируются и высвобождают воспалительные медиаторы. Это служит предпосылкой развития синдрома системного воспалительного ответа (ССВО).

ЛПС может способствовать развитию нарушений функций кишечного барьера посредством следующего механизма. ЛПС в высоких концентрациях непосредственно активирует CD14 клетки эндотелия кишечника, в результате чего теряется целостность эндотелия.

Важную роль в атерогенезе играет хронический воспалительный процесс, который обусловливает развитие альтерации и пролиферации эндоте-лиальных и гладкомышечных клеток сосудистой стенки и активацию макрофагов, локализованных в интиме артерий. Активированные макрофаги в избыточном количестве поглощают холестерин из липопротеинов низкой удельной плотности и превращаются вследствие этого в пенистые клетки, появление которых является одним из ранних признаков формирования атером .

Один из механизмов действия эндотоксина реализуется через дисфункцию эндотелия. В частности, эндотелиальную дисфункцию следует назвать главной причиной смерти пациентов через несколько лет после перенесенного перитонита.

Независимо от причины ведущими звеньями патогенеза эндотелиальной дисфункции при различной патологии являются дисбиоз, избыточное поступление эндотоксинов в портальный и системный кровоток, нарушение метаболических функций печени и системная воспалительная реакция. Они образуют замкнутую патологическую систему, главной мишенью которой становится эндотелий, в том числе синусоидов ретику-лоэндотелиальной системы печени.

Рис. 1. Патогенез повреждения сосудистой стенки при эндотоксиновой агрессии

клеточными рецепторами CD14, расположенными на мембранах макрофагов, полиморфноядерных лейкоцитов, эндотелиоцитов, активирует их, стимулируя выработку этими клетками цитокинов и других медиаторов воспалительной реакции - комплемента, вазоактивных медиаторов, метаболитов арахидоновой кислоты, адгезинов, кининов, факторов активации тромбоцитов, гистамина, эндотели-нов, факторов коагуляции, активных кислородных радикалов и оксида азота (NO). Этот медиатор наделен главными патологическими полномочиями при формировании эндотелиальной дисфункции в любых ситуациях.

Синтезированный NO оказывает как аутокрин-ное, так и паракринное действие, то есть влияет на метаболические процессы как в самих клетках, так и в расположенных по соседству. Клеточными мишенями NO являются железосодержащие ферменты и белки (гуанилатциклаза, NO-синтетаза, митохон-дриальные дыхательные ферменты, ферменты цикла Кребса, ферменты синтеза белка и ДНК); белковые SH-группы и др. Связываясь с кислородом, NO образует чрезвычайно токсичные соединения - пероксинитриты. Образование NO и L-циррулина катализируется ферментом синтетазой (NOS) из L-аргинина. Известны три типа NOS: нейрональная (nNOS), эндотелиальная (eNOS) и индуцибельная (iNOS). В физиологических условиях синтез NO обеспечивают nNOS и eNOS синтетазы, а синтез iNOS увеличивается только в ответ на действие патогенных стимулов: экспрессию гена iNOS индуцируют ИЛ-1, интерферон-у, ФНО-а и эндотоксин грамнега-тивных бактерий. В физиологических условиях эти

механизмы с участием N0 используются макрофагами для уничтожения опухолевых клеток, которые не только сами производят N0, но и секретируют ФНО-а, индуцируя тем самым синтез в них iN0S. Помимо проапоптической роли, активация iN0S важна для поддержания иммунитета при остром и хроническом воспалении.

Ограничение патологического действия N0 и его инактивация осуществляются с помощью суперок-сидрадикала О2 увеличение продукции которого в кровеносной системе фагоцитирующими или эндо-телиальными клетками в то же время провоцирует спазм и является основой развития последующей ЭД. Аналогичным действием обладают окисленные и гликозилированные формы липопротеидов низкой плотности (ЛПНП), они ингибируют еN0S в макрофагах и эндотелиоцитах .

Однако механизмы повреждающего действия эндотоксина на клетки эндотелия явны недостаточны. Конечно, это действие опосредуется через полиморфноядерные лейкоциты. В настоящее время известны несколько видов взаимодействия ЛПС с ПЯЛ и макрофагами: а) ЛПС связывается с рецеп-торным белком СD18, причем такое связывание не является необходимым для активации лейкоцитов;

б) ЛПС связывается сначала с белком LBP плазмы, а затем в комплексе с этим белком реагирует с рецептором СD14, что ведет к активации лейкоцитов;

в) неспецифическое взаимодействие ЛПС с мембранами клеток. К этому следует добавить также описанное Fc-зависимое связывание ЛПС клетками, армированными антиэндотоксиновыми антителами. Вклад этих видов связывания в проективную и

патогенетическую роли гранулоцитов пока еще не изучен. По-видимому, исход взаимодействия ЛПС с лейкоцитами и свойства ПЯЛ, индуцированные ЛПС, зависят от концентрации эндотоксина: при относительно низких концентрациях имеет место активация и положительный (физиологический) эффект, при высоких концентрациях - гиперактивация, перегрузка лейкоцитов эндотоксином и патологический эффект (развитие органопатологии). При гиперактивации лейкоцитов и их разрушении в окружающую среду выбрасывается много ферментов, в частности, эластаза и другие лизосомальные ферменты, которые могут оказывать повреждающее действие на клетки эндотелия .

Проведенные нами исследования позволили установить тот факт, что в крови лиц старших возрастных групп содержатся достаточно высокие титры антигликолипидных антител. Тот факт, что с увеличением возраста титр антител практически не изменялся, позволяет утверждать, что в инволюционном возрасте сохраняется синтез собственных антител к эндотоксину, что также косвенно подтверждает универсальное действие эндотоксина на организм человека.

Кроме этого, у пожилых с явлениями атеросклероза нами был обнаружен феномен ослабленности гранулоцитарного звена антиэндотоксиновой защиты. При исследовании в мазках крови с помощью ЛПС-теста выявлено практически полное отсутствие не только резервов связывания эндотоксина грану-лоцитами, но и также недостаточное значение или полное отсутствие ЛПС-позитивных лейкоцитов в крови. Связывание эндотоксина гранулоцитами является очень важным звеном антиэндотоксиновой защиты и ЛПС-элиминирующей функции. Кроме того, акцепция эндотоксина гранулоцитами обусловливает активацию антимикробного потенциала этих клеток и является важным звеном общей антибактериальной резистентности организма в целом. Снижение нативных ЛПС-позитивных ПЯЛ в системном кровотоке лиц старших возрастных групп, по-видимому, является следствием определенной возрастной неполноценности этой популяции клеток, которые, как известно, выполняют функции первого антибактериального барьера. Наверное, именно этим обстоятельством объясняется подверженность организма лиц старших возрастных групп к неблагоприятному течению осложнений атеросклероза, в особенности бактериальных инфекций.

Снижение ЛПС-позитивных гранулоцитов в общем кровотоке лиц старших возрастных групп при наличии достаточно высоких титров антигли-колипидных антител свидетельствует, на наш взгляд, и о некоторой неспособности ПЯЛ у лиц старшего и пожилого возраста к Fc-связыванию вообще (то есть и иных антигенов), что, безусловно, свидетельствует об определенной возрастной «дефектности» системы полиморфноядерных лейкоцитов у лиц инволюционного периода.

Под действием избытка эндотоксина в лейкоцитах активируются и ферменты пе-рекисного окисления липидов, конечные продукты которого также могут вызывать повреждения эндотелия.

В действие эндотоксина на эндотелий может вовлекаться также система комплемента, которая активируется эндотоксином. В частности, с ЛПС взаимодействует фракция комплемента С5а.

Наконец, возможен еще один механизм действия эндотоксина на эндотелий. На поверхности клеток эндотелия находится фи-бронектин, который играет важную роль во взаимодействии клетка-клетка и в прикреплении клетки к подслою. Фибронектин плазмы антигенно идентичен фибронектину на поверхности клеток и также участвует в прикреплении клеток друг к другу и к ба-зальной мембране. При эндотоксинемии фибронектин плазмы может разрушаться лейкоцитарными протеазами и расходоваться в качестве опсонина, что может приводить к его вымыванию с поверхности клеток эндотелия и их слущиванию. После введения эндотоксина клетки эндотелия обнаруживаются в кровотоке у 88% подопытных животных, тогда как до введения они обнаруживались лишь у 12% здоровых животных.

Предположение о возможной роли ЛПС в патогенезе атеросклероза нашло свое подтверждение в ходе проведенного в последние годы и продолжающегося в настоящее время интенсивного накопления и изучения материалов о роли образраспознающих рецепторов (ОРР) в механизмах врожденного иммунитета. Понятие об ОРР было впервые предложено С.А. Janewаy. В настоящее время известно несколько семейств ОРР. Практически все ОРР являются сигнальными, они распознают главным образом чужеродные компоненты (лиганды), оповещают об их приходе и запускают каскад реакций, обеспечивающих передачу сигнала к ядру клетки и начало синтеза целого ряда биоактивных молекул. Сейчас наиболее полно изучены То11-подобные рецепторы (TLR). Они обнаружены на клетках эпителия, эндотелия, на моноцитах и макрофагах, полиморфноядерных лейкоцитах, дендритных и других клетках, вступающих в контакт с чужеродными агентами. У человека известны 10 TLR. Рецепторы TLR 1, 2, 4, 5, 6 и 10, распознающие поверхностные компоненты микроорганизмов, локализуются на поверхности клеток, а рецепторы TLR 3, 7, 8 и 9, связывающие структуры вирусных и бактериальных нуклеиновых кислот, размещаются в эндоплазматическом ретикулуме .

TLR играют очень важную роль в физиологии макроорганизма (рис. 2). После взаимодействия с микробными или вирусными лигандами они обусловливают синтез провоспалительных и противовоспалительных цитокинов, дефенсинов, стимулируют реакции врожденного и адаптивного

Рис. 2. Виды TLR-рецепторов (Akira и соавт., 2003)

иммунитета, обеспечивают участие кишечной микрофлоры в поддержании гомеостаза и репарации повреждений клеток эпителия слизистой оболочки. Исследователи из США по результатам проведенных недавно экспериментов сделали заключение о том, что рецепторы TLR имеют по крайней мере две функции: 1) защита от инфекции и 2) поддержание тканевого гомеостаза.

Имеется достаточно четко выраженная специфичность реакций ^В. с различными структурами. Так, играет важную роль в ответе клеток макроорганизма на ЛПС грамотрицательных бактерий, Кроме того, он распознает белок теплового шока р60, пептиды фибронектина и некоторые другие компоненты. образует димеры с и и распознает пептидогликан грамположительных бактерий, липотейхоевую кислоту, зимозан, диа-циловый липопептид, белок теплового шока р70 и другие структуры. связывает флагеллины

грамположительных и грамотрицательных бактерий. Рецепторы ^В3, 7, 8, 9 распознают бактериальную и вирусную ДНК, вирусную двунитевую РНК и некоторые неметилированные дезоксиоли-гонуклеотидные последовательности.

Такая специфичность реакций ^В позволила определить их функции и роль в патогенезе некоторых патологических процессов. Так, при мутации в гене 1:1г4, который кодирует синтез рецептора ^В4, отменяется ответ на ЛПС, резко возрастает чувствительность к инфекциям, вызванным гра-мотрицательными бактериями, но снижается риск развития атеросклероза и инфаркта миокарда. При этом наблюдается также снижение концентрации циркулирующих провоспалительных цитокинов, фибриногена и растворимых адгезинов, вовлекаемых в формирование атеросклеротических бляшек на стенках сосудов и прогрессирование атеросклероза. Следовательно, получены доказательства важной роли ТЬВ4 в патогенезе атеросклероза, а также значимости ЛПС, одного из основных лигандов как причинного фактора,

запускающего реакции, способные в итоге вызвать

формирование атеросклеротических поражений сосудистой стенки .

Публикация о роли хламидийного ЛПС в инициировании атерогенеза появилась еще в 1998 году, однако сообщения о возможной роли бактериальных ЛПС в инициировании атеросклеротических повреждений появились значительно раньше. В частности, было показано, что ЛПС вызывает повреждения эндотелия у экспериментальных животных. Было установлено также, что ЛПС E. coli и S. typhimurium индуцируют накопление липидов в макрофагах при их культивировании в присутствии нативных липопротеинов низкой удельной плотности. Эти материалы позволили высказать предположение о связи между эндотоксинемией и атеросклерозом. Появились также первые клинические материалы, подтверждающие это предположение. Наблюдения в течение длительного времени за довольно большим количеством пациентов с ишемической болезнью сердца показали, что инфаркт миокарда развивался в несколько раз чаще у больных с высоким содержанием эндотоксина в кровотоке. В высоких концентрациях эндотоксин обнаруживался также в кровотоке больных хронической ишемией нижних конечностей, причем тяжесть клинического течения заболевания коррелировала с концентрацией эндотоксина в крови .

С 1992 года после исследования BONE оформилось понятие синдрома системного воспалительного ответа (ССВО). Еще в высказываниях И.И. Мечникова указывалось на воспаление, особенно его сосудистый компонент, как на универсальную защитную реакцию. В то же время И.И. Мечников отмечал возможность не только защитного эффекта от воспалительного синдрома, но и от повреждающего влияния на органы и системы больного. В настоящее время показано, что ССВО возникает не только при всех экстремальных состояниях - политравме, тяжелых инфекциях, сгисЬ-синдроме, тяжелой гипертонии, панкреатите, тяжелых операциях и др. Детали синдрома системной воспалительной реакции стали более понятны после определения

цитокинов и выявления их функции. К настоящему времени известны этапы развития синдрома системного воспалительного ответа и полиорганной недостаточности, которые в значительной степени определяются эндотоксином .

Исход реакции ЛПС с клетками макроорганизма зависит от его концентрации (рис. 3). Умеренная активация клеток и систем при низких дозах эндотоксина приводит к развитию ССВО, проявляющемуся локальным повреждением тканей. С увеличением дозы до умерено повышенного уровня эндотоксина начинают проявляться системные реакции в виде острофазного ответа и лихорадки. И наконец высокий уровень ЛПС приводит к гиперактивации, которая сопровождается усиленной продукцией туморнекротизирующего фактора-а и ряда других медиаторов, усиленной активацией системы комплемента и факторов свертывания крови, что может заканчиваться развитием таких грозных осложнений, как диссеминированное внутрисосу-дистое свертывание (ДВС), эндотоксиновый шок и острая полиорганная недостаточность.

В зависимости от дозы ЛПС вызывает повреждения клеток или стимулирует синтез ряда физиологически активных медиаторов, таких как эндогенный пироген, интерлейкины, туморнекротизирующий фактор и другие.

Изучено влияние синдрома системного воспалительного ответа на гемостаз, развитие тромбофи-лического состояния. Однако проявления синдрома системного воспалительного ответа применительно к различным медицинским направлениям изучены недостаточно. В лечебной тактике пока не получили отражения в достаточной мере патофизиологические изменения, происходящие в процессе ССВО.

Исследования последних лет доказали, что кишечник играет центральную роль в патогенезе развития синдрома системного воспалительного ответа - SIRS (ССВО) и его крайнего проявления - полиорганной недостаточности. Кишечник не просто орган, отвечающий за обеспечение организма необходимыми питательными веществами. Для сохранения целостности слизистой самого кишечника необходимо наличие питательных веществ. Кишечник выполняет эндокринную, иммунную, метаболическую и механическую барьерные функции. Многие факторы участвуют в поддержании целостности и регенерации слизистого слоя желудочно-кишечного тракта. Это желудочно-кишечные пептиды, энтероглюкагон, тироксин, жирные кислоты, гормон роста, пейеровы бляшки, лимфоциты, макрофаги, иммуноглобулин А в желчном секрете. Стенка кишечника богато выполнена лимфоидной тканью, которая взаимодействует с бактериальной флорой кишечника и факторами питания; в норме бактерии и токсины из просвета кишечника в небольшом количестве проникают через систему портальной вены в печень, где осуществляется их клиренс купфферовскими и ретикулоэндотелиаль-ными клетками. Нормальная микрофлора, являясь симбионтной, выполняет ряд функций, существенно важных для макроорганизма. Это и неспецифическая защита от бактерий, вызывающих кишечные инфекции, основанная на микробном антагонизме, и участие в выработке антител, и витаминосин-тезирующая функция микроорганизмов, в частности, витаминов С, К, В, В2, В6, В, РР, фолиевой и

Рис. З.Эндотоксин и воспаление

пантотеновой кислот. Кроме того, микробы, населяющие кишечник, расщепляют целлюлозу, участвуют в ферментативном расщеплении белков, жиров и высокомолекулярных углеводов, способствуют всасыванию кальция, железа, витамина D, благодаря созданию кислой среды принимают участие в обмене желчных кислот и образовании в толстой кишке стеркобилина, копростерина, дезоксихоле-вой кислоты, участвуют в образовании продуктов распада белка (фенола, индола, скатола), нормализующих кишечную перистальтику. Нормальная бактериальная микрофлора способствует «созреванию» макрофагально-гистиоцитарной системы, влияет на структуру и всасывающую способность слизистой оболочки кишечника .

Микрофлору кишечника подразделяют на об-лигатную, факультативную, транзиторную.

Облигатная часть микрофлоры постоянно входит в состав нормальной флоры и определяет ряд метаболических процессов, осуществляет защиту организма хозяина от инфекции. Факультативная часть, встречающаяся у здоровых людей при снижении резистентности микроорганизма, может выступать в качестве этиологического фактора заболевания. Транзиторная часть обнаруживается, как правило, случайно, так как неспособна к длительному пребыванию в макроорганизме.

Нередко возникают трудности в трактовке результатов бактериологического исследования кала в связи с широкими колебаниями их даже у практически здоровых людей, быстрой сменяемостью показателей у одного и того же больного при повторных исследованиях без какой-либо закономерности. К тому же известно, что микрофлора фекалий не всегда отражает содержание пристеночной, криптовой и, вероятно, даже внутрипросветной (полостной) микрофлоры кишечника .

Слизистая кишечника постоянно обновляется, имеет высокую степень метаболической активности и, таким образом, является более уязвимой для ишемии и атрофии. Если эпителиоциты лишены номинального притока питательных веществ, то имеет место снижение активности репродукции и миграции клеток, а также синтеза ДНК и барьерной функции кишечника.

Учитывая это, в норме из просвета кишечника в кровоток проникает лишь небольшое количество ЛПС, так как у человека имеется ряд гуморальных и клеточных факторов, связывающих ЛПС: липо-протеины высокой удельной плотности, антитела, в частности антитела к гликолипиду хемотипа Яе, клетки Купффера, полиморфноядерные лейкоциты и макрофаги. Антиэндотоксиновые факторы обеспечивают достаточно эффективную защиту организма от избытка ЛПС в физиологических условиях. Однако ситуация существенно изменяется при неблагоприятных экологических условиях и при различных заболеваниях, что приводит к истощению факторов антиэндотоксинового иммунитета. При этом резко снижаются титры антител к ЛПС,

содержание ПЯЛ, связывающих эндотоксин in vivo, в кровотоке. Также практически исчезают ПЯЛ, способные связывать эндотоксин in vitro. Резко снижаются резервы связывания эндотоксин антителами и гранулоцитами, и организм становится почти полностью беззащитным к повторным атакам вновь поступающего в кровь эндотоксина, и реализуются его патофизиологические эффекты .

Так, Дж. Меакинс и Дж. Маршалл еще в 1986 году впервые выдвинули гипотезу развития SIRS и ПОН в результате изменения проницаемости слизистой кишечника, что приводило к транслокации бактерий и токсинов в систему циркуляции .

Очевидно, в основе патогенеза атеросклероза лежат реакции, запускаемые вследствие взаимодействия То11-подобных рецепторов с экзогенными и эндогенными лигандами. После стимуляции лигандами То11-подобных рецепторов осуществляется передача сигнала к ядру клетки и активация транскрипционного фактора ОТ-кВ, что ведет к экспрессии целого ряда провоспалительных и противовоспалительных цитокинов, протективных факторов и других биоактивных молекул, в том числе факторов адгезии. Активация и альтерация клеток эндотелия и гладких мышц, активация макрофагов интимы артерий и их превращение в

ЭНДОТОКСИНОВАЯ АГРЕССИЯ (ПАТОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ ЭНДОТОКСИНА)

Мишень для эндотоксина Высвобождаемые вещества Патофизиологическое действие Клинические проявления

Макрофаги 1Ь-1; ТОТ-а; 1Р^у; П-6 Активация фагоцитов; высвобождение простагландинов в гипоталамусе; разрегуляция всех воспалительных реакций; N0-индуцированная вазоди-латация Лихорадка; головокружение; повышение проницаемости капилляров, особенно в легких

Индуцибельное высвобождение N0

Комплемент С3а Вазодилатация повышенная проницаемость капилляров; активация фагоцитов Гипотензия; геморрагический синдром

Тромбоциты Тромбоцит-активирующий фактор Разрегулировка воспалительного процесса; агрегация тромбоцитов; прокоагулянт-ный эффект Вазодилатация, вызывающая гипотензию Внутрисосудистое свертывание (ДВС-синдром)

Тромбоксан А2

Тромбоцитарный фактор 3

Нейтрофи-лы Катионовые протеины Дегрануляция тучных клеток; синтез кинина; активация комплемента Артериальная гипотензия; повышенная проницаемость капилляров

Калликреин

Лизосомальные энзимы

Фактор Хагемана Активация кининовой системы; активация тромбооб-разующих и фибринолитиче-ских механизмов Высвобождение калликреина и кининов; усиленное потребление фибриногена Внутрисосудистое свертывание (ДВС-синдром); геморрагии как результат повышенного потребления фибриногена; артериальная гипотензия

пенистые клетки, насыщенные эфирами холестерина, ведут к формированию атеросклеротических бляшек, а повторяющееся поступление в кровоток экзогенных лигандов БоИ-рецепторов и активный выброс в кровоток при стрессовых состояниях их эндогенных лигандов способствуют прогресссиро-ванию атеросклероза. Эта точка зрения позволяет объединить различные представления о механизмах атерогенеза и роли так называемых факторов риска. Несмотря на интенсивное изучение функций образраспознающих рецепторов и Toll-подобных рецепторов, в частности, механизмы регуляции процессов, запускаемых взаимодействием рецепторов с их лигандами, практически не известны. Естественно, это затрудняет разработку мер предупреждения негативных последствий функционирования этих рецепторов. Имеющиеся у нас данные говорят о том, что пре- и пробиотические препараты могут подавлять индуцирующее действие ЛПС. Считается признанным, что повышение содержания холестерина в сыворотке является фактором риска, ассоциируемым с развитием атеросклероза и поражением коронарных сосудов, являющихся основной причиной смертности в западных странах. Для лечения таких больных используют многочисленные лекарственные препараты, снижающие содержание холестерина. Однако точки воздействия этих соединений, к примеру статинов, перекрещиваются с эндотоксинами, воздействуя диаметрально противоположно, что вызывает озабоченность относительно возможности их терапевтического применения в определенных клинических ситуациях. Прием пре- и пробиотиков является более естественным методом снижения холестерина в сыворотке людей. Так, прием этих препаратов оказывает довольно значительное профилактическое гипохолестеринемическое действие.

Обобщая известные на сегодня данные, касающиеся патогенеза атеросклероза, становится очевидным, что наука накопила огромное количество фактов о влиянии различных агентов на возникновение и течение атеросклероза. Под широким понятием «атеросклероз» скрываются патологические процессы с различными механизмами. Их объединяет лишь конечный морфологический субстрат в виде повреждения сосудистой стенки, заканчивающегося развитием атеросклеротической бляшки или специфического сужения сосуда.

Понятие «атеросклероз» некоторые авторы разделяют с понятием «артериосклероз», под которым они понимают уплотнение стенки артерий вследствие интрамурального фиброза и кальцификации последней, связанной с физиологическим старением или влиянием болезнетворных агентов (например, сифилитический артериолосклероз). Так как артериолосклероз может развиваться на фоне протекающего артериосклероза и последний, естественно, будет отягощать его развитие, то некоторые авторы предлагают для таких случаев ввести термин «артерио-атеросклероз» означающий ассоциацию этих поражений и вовлечение в процесс сосудистой стенки. Другие авторы, впадая в крайность иного рода, рекомендуют рассматривать атеросклероз как частный случай артериосклероза. Наконец, в зарубежной литературе иногда встречается отождествление понятий «атеросклероз» и «артериосклероз».

Очевидно, что атеросклероз представляющий собой самостоятельное заболевание, протекающее во внутренней оболочке артерий вследствие проникновения и накопления в ней липидов и связанных с этим последующим образованием фиброзных бляшек. Нет никаких оснований (патогенетических, морфологических и биохимических) путать и отождествлять атеросклероз с артериосклерозом

Определенная автономность механизмов доказывается тем, что не всегда возникновение ги-перлипидемии сразу ведет к развитию атероскле-ротических изменений в сосудах. И в то же время развитие атеросклероза в определенных условиях возможно и без предшествующей гиперлипидемии. Правда, наиболее часто встречающимся фактом является все же закономерная причинно-следственная связь между гиперлипидемией и атеросклеро-тическим повреждением сосудистой стенки, хотя для возникновения и реализации ее требуются определенные дополнительные факторы, одним из которых является эндотоксин грамотрицательных бактерий - один из наиболее активных и постоянно действующих факторов, способствующих атерогенезу. Поэтому необходимы проведение мониторинга за содержанием эндотоксина в кровотоке и разработка методов профилактики и терапии гиперэндотоксинемий.

ЛИТЕРАТУРА

1. Ross R. The pathogenesis of atherosclerosis: a perspective for the 1990s // Nature. - 1993. - Vol. 362. - P. 801-809.

2. Климов А.Н., Нагорнев В.А. Взгляд на решение проблемы атеросклероза // Вестн. РАМН. - 1999. - № 9. - С. 33-37.

3. Конев Ю.В., ЛазебникЛ.Б. Метаболизм эндотоксина в организме и его роль в процессах инволюции // Клин. геронтол. - 2009. - Т. 15, № 1. - С. 39-46.

4. Конев Ю.В., Каган Л.Г., Трубникова И.А. Дисбиотические процессы в кишечнике у лиц старших возрастных групп // Справочник поликлинического врача. - 2009. - № 3. - С. 44-48.

5. Яковлев М.Ю. Элементы эндотоксиновой теории физиологии и патологии человека // Физиология человека. - 2003. - Т. 29, № 4. - С. 98-109.

6. Рябиченко Е.В., Бондаренко В.М. Роль кишечной бактериальной аутофлоры и ее эндотоксина в патологии человека // Журн. микро-биол. - 2007. - № 3. - С. 103-111.

7. Cook D.N., Pisetsky D.S., Schwartz D.A. Toll-like receptors in the pathogenesis of human disease // Nature Immunol. - 2004. - Vol. 5,

№ 10. - P. 975-979.

8. Akira S, Sato S. Toll-like receptors and their signaling mechanisms // Scand. J. Infect. Dis. - 2003. - Vol. 35, № 9. - P. 555-562. Review.

9. ЛыковаЕ.А., Бондаренко В.М., Воробьев А.А. и др. Бактериальная эндотоксинемия у детей кишечными дисбактериозами // Журн. микробиол. - 1999. - № 3. - С. 67-70.

10. ZhangH.Y., Han de W., Su A.R. et al. Intestinal endotoxemia plays a central role in development of hepatopulmonary syndrome in a cirrhotic rat model induced by multiple pathogenic factors // World J. Gastroenterol. - 2007. - Vol. 13, 47. - P. 6385-6395.

11. Yokude M, Kita T. The macrophage and its role in atherogenesis // Intern. Med. - 1995. - Vol. 34. - P. 281-283.

12. Erridge C., Stewart J., Poxton I.R. Monocytes heterozygous for the Asp299Gly and Thr399Ile mutations in the Toll-like receptor 4 gene show no deficit lipopolysaccharides signaling // J. Exp. Med. - 2003. - Vol. 197. - P. 1787-1791.

13. Majdalawieh A., Ro H.S. LPS-induced suppression of macrophage cholesterol efflux is mediated by adipocyte enhancer-binding protein 1 // Int. J. Biochem. Cell. Biol. - 2009. - Vol. 41, № 7. - P. 1518-1525. Epub 2009 Jan 8.

14. Taranto M.P., Perdigon G., MediciM. et al. Animal model for in vivo evaluation of cholesterol reduction by lactic acid bacteria // Methods Mol. Biol. - 2004. - Vol. 268. - P. 417-422.

15. Яковлев М.Ю., Лиходед В.Г., Пермяков Н.К., Конев Ю.В. Эндо-токсининдуцированные повреждения эндотелия // Арх. патол. - 1996. - Т. 58, № 2. - С. 41-46.

16. Ковальчук Л.В. Учение о воспалении в свете новых данных: развитие идей И.И. Мечникова // Журн. микробиол. - 2008. - № 5. - С. 10-15.

17. Liao W. Endotoxin: possible roles in initiation and development of

аtherosclerosis // J. Lab. Clin. Med. - 1996. - Vol. 128, № 5. - P. 452-460.

18. Ieven M.M., Hoymans V.Y. Involvement of Chlamydia pneumoniae in atherosclerosis: more evidence for lack of evidence // J. Clin. Microbiol. - 2005. - Vol. 43, № 1. - P. 19-24.

19. Rakoff-Wahoum S., Paglino J., Eslami-VarzanehF. et al. Recognition of commensal microflora by Toll-like receptors is required for intestinal homeostasis // Cell. - 2004. - Vol. 118, № 2. - P. 229-241.

20. БондаренкоВ.М., ГинцбургА.Л., ЛиходедВ.Г. Роль инфекционного фактора в патогенезе атеросклероза // Эпидемиол. и инфекционные болезни. - 2011. - № 1. - С. 7-12.

21. ЛиходедВ.Г., БондаренкоВ.М. Микробный фактор и toll-подобные рецепторы в патогенезе атеросклероза // Журн. микробиол., эпиде-миол. и иммунобиол. - 2009. - № 6. - С. 107-112.

22. Satoh M., Shimoda Y., Akatsu T. et al. Elevated rirculating levels of heat shock protein 70 are related to systemic inflammation reaction through monocyte Toll signal in patients with heart failure after acute myocardial infarction // Eur. Soc. Cardiol. - 2006. - Vol. 8. - P. 810-815.

23. Бондаренко В.М., Лиходед В.Г., Яковлев М.Ю. Определение эндотоксина грамотрицательных бактерий в крови человека // Журн. микробиол. - 2002. - № 2. - С. 83-89.

24. Лиходед В.Г., Конев Ю.В., Трубникова И.А. и др. Детекция эндотоксинов грамотрицательных бактерий по спектру частот электромагнитных излучений // Журн. микробиол., эпидемиол. и иммуно-биол. - 2007. - № 3. - С. 3-6.

25. Fraunberger P., Grone E., Grone H.J, Walli A.K. Simvastatin reduces endotoxin-induced nuclear factor kappaB activation and mortality in guinea pigs despite lowering circulating low-density lipoprotein cholesterol // Shock. - 2009. - Vol. 32, № 2. - P. 159-163.

26. Bone R.C. Toward an epidemiology and natural history of SIRS (systemic inflammatory response syndrome) // JAMA. - 1992. - Vol.

268, № 24. - P. 3452-3455.

27. Meakins J.L., Marshall J.C., Carrico Memon R.F. et al. Multiple-organ-failure syndrome // Arch Surg. - 1986. - Vol. 121, № 2. - P. 196-208.

28. Чижиков Н.А., Лиходед В.Г., Светухин Ф.Б., Яковлев М.Ю. Эндотоксин кишечной микрофлоры в клинике и патогенезе хронической ишемии нижних конечностей. - Пенза, 2002. - 169 c.

29. Wiederman C.J., Kiechl S., Dunzendorfer S. et al. Endotoxemia and atherosclerosis // J. Endotox. Res. - 2000. - Vol. 6, № 2. - P. 86-88.

30. Яковлев М.Ю., Аниховская И.А., Мешков М.В., Яковлева М.М. Кишечный эндотоксин в регуляции активности системы гемостаза и патогенезе ДВС-синдрома // Физиология человека. - 2005. - № 6. - С. 91-96.

31. Stewart G.J., Anderson M.J. An ultrastructural study of endotoxin induced damage in rabbit mesenteric arteries // Brit. J. Exp. Pathol. - 1971. - Vol. 52. - P. 75-80.

32. Memon R.F. et al. Endotoxin, tumor necrosis factor? And interleikin-1 decrease hepatic squalene synthase activity, protein, and mRNA levels in Syrian hamsters // J. Lipid Res. -1997. - Vol. 38. - P. 1620-1629.

33. Ulevitch R.J. Therapeutics targeting and innate immune system // Nature Rev. Immunol. - 2002. - Vol. 4. - P. 512-520.

Рис. Схематическое строение клеточной стенки грамотрицательных бактерий

Грамотрицательные бактерии обладают двуслойной клеточной стенкой, которая окружает цитоплазматическую мембрану. Первый слой - очень тонкая (толщиной 1 нм) нелипидная мембрана, состоящая из пептидогликана. Его называют также гликопептидом или мукопептидом. Это сложный матрикс, содержащий полисахаридные цепи, связанные друг с другом поперечными сшивками из коротких пептидных цепей. Второй слой клеточной стенки - липидная мембрана толщиной 7,5 нм. Именно на этой внешней мембране и расположены эндотоксины (липополисахариды). Молекулы эндотоксина обеспечивают структурную целостность, отвечают за многие физиологические функции, в том числе определяют патогенные и антигенные свойства бактерий.

Структурно молекула эндотоксина делится на три части – Липид А, Кор и О-специфическую цепь (рис. внизу).

О-специфическая цепь липополисахаридов построена из повторяющихся олигосахаридов. Наиболее распространенными сахарами, входящими в состав О-специфической цепи, являются глюкоза, галактоза, рамноза. Этот участок молекулы придает ей гидрофильные свойства, благодаря которым ЛПС хорошо растворимы в воде. Полисахаридная часть является наиболее вариабельной частью молекулы ЛПC. Часто этот фрагмент молекулы называют О-антигеном, так как именно он отвечает за антигенную активность грамотрицательных бактерий

Кор - центральная часть молекулы, связывающая О-антиген с Липидом А. Формально структура кора подразделяется на внешнюю и внутреннюю части. В состав внутренней части кора обычно входят остатки L-глицеро-О-манногептозы и 2-кето-3-дезоксиоктоновой кислоты (КДО). КДО содержит 8 атомов углерода и в природе практически нигде больше не встречается.

Липид А состоит из дисахарида, фосфата и жирных кислот. Участок Липида А является наиболее константным участком молекулы ЛПС, и его строение схоже у многих бактерий.

Кроме липополисахаридов в состав внешней стенки грамотрицательных бактерий входят и белки (внешняя мембрана на ¾ состоит из ЛПС, и только ¼ приходится на белковые компоненты). Эти белки вместе с ЛПС образуют белково-липополисахаридные комплексы разного размера и молекулярной массы. Именно эти комплексы и называются бактериальными эндотоксинами . Очищенные препараты, которые используются в качестве стандартов, лишены пептидных фрагментов и представляют собой чистый препарат липополисахарида. Тем не менее, термин «бактериальные эндотоксины» применяется с равным успехом и к естественным эндотоксинам, оказавшимся в растворе в результате разрушения бактерий, и к чистым препаратам ЛПС.


На внешней стенке одной грамотрицательной бактерии может содержаться до 3,5 млн. молекул ЛПС. После ее гибели все они оказываются в растворе. Эндотоксины грамотрицательных бактерий остаются биологически активными молекулами и после гибели бактерий. Молекула эндотоксина термостабильна и легко выдерживает цикл стерилизации в автоклаве. Малые размеры молекул эндотоксинов позволяют им легко проходить через мембраны, используемые для стерилизации растворов (0,22 мкм). Поэтому эндотоксины могут присутствовать в готовых лекарственных формах, даже произведенных в асептических условиях и прошедших финишную стерилизацию.

Бактериальные эндотоксины являются исключительно активными (сильными) пирогенами. Для развития лихорадочного приступа достаточно присутствия бактериальных эндотоксинов в инфузионном растворе в концентрации 1 нг/мл (см. http://forums. rusmedserv.com/archive/index.php/t-98927.html). Другие пирогены менее активны, и для развития пирогенного ответа их концентрация должна быть в 100-1000 раз больше. Обычно термины «пирогены» и «эндотоксины» употребляются как синонимы и, хотя не все пирогены являются эндотоксинами, наиболее значимыми являются именно эндотоксины грамотрицательных бактерий.

Порообразующие токсины . К ним относят бактериальные токсины, функционирующие посредством вставки в плазматическую мембрану хозяина и формирующие в ней трансмембранные поры, приводящие клетку к лизису. Такие токсины еще называют RTX-семейством из-за наличия в их молекулах большого количества повторов . Механизм их действия хорошо прослеживается на примере альфа-токсина S.aureus, рассматриваемого как прототип олигомеризующегося пороформирующегося цитотоксина

Организация и механизм действия токсической молекулы . Большинство токсинов представляют собой А-В структуру. Эта структура предполагает наличие двух компонентов - В-субъединицы, которая участвует в связывании токсина с рецептором на поверхности клетки хозяина и способствует транспортировке токсина в клетку хозяина; и А-субъединицы - проявляющей энзиматическую (токсическую) активность в клетке хозяина. Структура В-доменов зависит от структуры рецепторов-мишеней, с которыми взаимодействует токсин. А-субъединицы более консервативны чем В, особенно в участках, критических для их ферментативной активности

Рис. Механизм действия бактериальных токсинов

А. Повреждение клеточных мембран альфа-токсином S. aureus. После с ЦПМ клетки, ножка похожего на шампиньон альфа-токсина вставляется в клетку -мишень и вызывает приток, или наоборот, отток из клетки ионов (обозначены как темные и светлые кружки, соответственно). В. Ингибирование белкового синтеза клетки шига-токсином (Stx). Голотоксин, который состоит из энзиматически активной субъединицы (А) входит в клетку через рецептор (Gb3). Затем А-субъединица, обладающая N-гликозидной активностью, отсекает аденозиновый остаток с 28S рибосомальной РНК, что останавливает белковый синтез. С. Примеры бактериальных токсинов, активирующих пути вторичных мессенджеров*. Связывание термостабильного энтеротоксина (ST) с рецептором гуанилатциклазы приводит к увеличению количества ГМФ, который обращает в обратную сторону ток электролитов. Посредством АДФ-рибозилирования или гликозилирования (соответственно), экзоэнзим С3 C. botulinum и токсины A (CdA) и В (CdB) C. difficile, инактивируют небольшие ГТФ-связывающие белки. Цитотоксический некротизирующий фактор (CNF) E. coli и дермонекротический токсин (DNT) рода Bordetella, активируют блокаду эффекторов через дезаминирование.

* ̶ Вторичные посредники (вторичные мессенджеры, англ. second messengers) - это малые сигнальные молекулы, компоненты системы передачи сигнала в клетке.