Микробный токсин - Microbial toxin

Микробные токсины находятся токсины производятся микроорганизмами, включая бактерии и грибы. Микробные токсины способствуют развитию инфекций и заболеваний, напрямую повреждая ткани хозяина и отключая иммунную систему. Некоторые бактериальные токсины, такие как Ботулинический нейротоксины - самые сильные из известных природных токсинов. Однако микробные токсины также находят важное применение в медицинской науке и исследованиях. В настоящее время разрабатываются новые методы обнаружения бактериальных токсинов, чтобы лучше изолировать и понять эти токсины. Потенциальные применения исследований токсинов включают борьбу с вирулентностью микробов, разработку новых противоопухолевых препаратов и других лекарств, а также использование токсинов в качестве инструментов нейробиология и клеточная биология.[1]

Бактериальный токсин

Бактерии выделяют токсины, которые можно классифицировать как экзотоксины или же эндотоксины. Экзотоксины генерируются и активно секретируются; эндотоксины остаются частью бактерий. Обычно эндотоксин входит в состав бактериальная внешняя мембрана, и он не высвобождается, пока бактерия не будет убита иммунная система. Реакция организма на эндотоксин может быть тяжелой. воспаление. Обычно считается, что воспалительный процесс приносит пользу инфицированному хозяину, но если реакция достаточно серьезная, это может привести к сепсис.

Некоторые бактериальные токсины можно использовать при лечении опухоли.[2]

Токсиноз патогенез вызван только бактериальным токсином, не обязательно связанным с бактериальная инфекция (например, когда бактерии умерли, но уже вырабатывают токсин, который попадает в организм). Это может быть вызвано Золотистый стафилококк токсины, например.[3]

Методы обнаружения в пресноводных средах

Цианобактерии - важные автотрофные бактерии в водной пищевой сети. Взрывы цианобактерии известный как цветение водорослей может производить токсины, вредные как для экосистемы, так и для здоровья человека. Определение степени цветения водорослей начинается с отбора проб воды на разных глубинах и в разных местах цветения.[4]

Отслеживание токсинов твердофазной адсорбцией (SPATT)

SPATT - полезный инструмент для отслеживания цветения водорослей, поскольку он надежен, чувствителен и недорого. Одним из недостатков является то, что он не дает очень хороших результатов для водорастворимых токсинов по сравнению с гидрофобными соединениями. Этот инструмент в основном используется для определения межклеточных концентраций токсинов, но цианобактерии также можно лизировать для определения общего количества токсина в образце.[4]

Полимеразная цепная реакция (ПЦР)

ПЦР это молекулярный инструмент, позволяющий анализировать генетическую информацию. ПЦР используется для увеличения количества определенной ДНК в образце, которые обычно являются конкретными генами в образце. Генетические мишени для цианобактерий в ПЦР включают ген рибосомной РНК 16S, оперон фикоцианина, внутреннюю транскрибируемую спейсерную область и ген субъединицы β РНК-полимеразы. ПЦР эффективна, когда известен ген известного фермента, продуцирующего микробный токсин, или сам микробный токсин.[4]

Подавление ферментов

Существует множество различных способов мониторинга уровней ферментов с помощью ингибирования ферментов. Общий принцип во многих из них заключается в использовании знания о том, что многие ферменты управляются соединениями, высвобождающими фосфат, такими как аденозинтрифосфат. Использование радиоактивной метки 32Фосфат может быть использован флуорометрический анализ. Или можно использовать уникальные полимеры, чтобы иммобилизовать ферменты и действовать в электрохимическом биосенсоре. В целом, преимущества включают быстрое время отклика и небольшую пробоподготовку. Некоторые из недостатков включают отсутствие специфичности с точки зрения возможности получать показания очень малых количеств токсина и жесткость анализов в применении определенных процедур к различным токсинам.[4]

Иммунохимические методы

Этот метод обнаружения использует антитела млекопитающих для связывания с микробными токсинами, которые затем могут обрабатываться множеством различных способов. Из коммерческих способов использования иммунохимического обнаружения были бы следующие: иммуноферментные анализы (ELISA). Преимущество этого анализа в том, что он позволяет выявить широкий спектр токсинов, но может иметь проблемы со специфичностью в зависимости от используемого антитела.[4] Более экзотическая установка предполагает использование CdS. квантовые точки которые используются в электрохемилюминесцентном иммуносенсоре.[5] Важным аспектом иммунохимических методов, тестируемых в лабораториях, является использование нанопровода и другие наноматериалы для обнаружения микробных токсинов.[4]

Клостридиальные токсины

Их более 200 Clostridium виды в мире, которые живут в приземленных местах, таких как почва, вода, пыль и даже наши пищеварительные тракты. Некоторые из этих видов производят вредные токсины, такие как токсин ботулина и токсин столбняка. Большинство видов Clostridium, которые действительно имеют токсины, обычно имеют бинарные токсины, причем первая единица участвует в попадании токсина в клетку, а вторая единица вызывает клеточный стресс или деформацию.[6]

Ботулинический нейротоксин

Ботулинический нейротоксины (BoNT) являются возбудителями смертельного пищевого отравления ботулизмом и могут представлять серьезную угрозу биологической войны из-за своей чрезвычайной токсичности и простоты производства. Они также служат мощным инструментом для лечения постоянно расширяющегося списка заболеваний.[7]

Столбнячный токсин

Clostridium tetani производит столбнячный токсин (белок TeNT), что приводит к фатальному состоянию, известному как столбняк у многих позвоночных (включая человека) и беспозвоночных.

Тетродотоксины

Эти токсины производятся вибрион виды бактерий и любят накапливаться в морских обитателях, таких как иглобрюх. Эти токсины образуются, когда бактерии вибриона подвергаются стрессу из-за изменений температуры и солености окружающей среды, что приводит к выработке токсинов. Основная опасность для человека возникает при употреблении загрязненных морепродуктов. Тетродотоксин отравление становится обычным явлением в более северных и, как правило, более холодных морских водах, поскольку более высокие осадки и более теплые воды из-за изменения климата запускают бактерии-вибрионы для производства токсинов. [8]

Стафилококковые токсины

Белки иммунного уклонения от Золотистый стафилококк имеют значительную консервацию белковых структур и ряд действий, направленных на два ключевых элемента иммунитета хозяина, комплемент и нейтрофилы. Эти секретируемые факторы вирулентности помогают бактериям выжить в механизмах иммунного ответа.[9]

Вирусный токсин

До сих пор был описан только один вирусный токсин: NSP4 из ротавирус. Подавляет микротрубочка -опосредованный секреторный путь и изменяет цитоскелет организация в поляризованном эпителиальные клетки. Он был идентифицирован как вирусный энтеротоксин на основании наблюдения, что белок вызывал диарею при внутрибрюшинном или интра-подвздошном введении новорожденным мышам в зависимости от возраста.[10] NSP4 может индуцировать водную секрецию в желудочно-кишечном тракте новорожденных мышей за счет активации возрастной и Ca 2+ -зависимой проницаемости анионов плазматической мембраны.[11]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Микробные токсины: текущие исследования и будущие тенденции. Профт, Томас. Норфолк: Caister Academic Press. 2009 г. ISBN  978-1-904455-44-8. OCLC  280543853.CS1 maint: другие (связь)
  2. ^ "Словарь терминов по раку NCI". Национальный институт рака. 2011-02-02. Получено 2020-05-05.
  3. ^ Харви Р.А., Чампе П.С., Фишер Б.Д. (2007). Микробиология (2-е изд.). Филадельфия: Липпинкотт Уильямс и Уилкинс. ISBN  978-0-7817-8215-9. OCLC  67817144.
  4. ^ а б c d е ж Пикардо М., Филатова Д., Нуньес О., Фарре М. (2019-03-01). «Последние достижения в обнаружении природных токсинов в пресноводной среде». Тенденции TrAC в аналитической химии. 112: 75–86. Дои:10.1016 / j.trac.2018.12.017.
  5. ^ Чжан Дж., Кан Т., Хао Й, Лу Л., Ченг С. (31.07.2015). «Электрохемилюминесцентный иммуносенсор на основе квантовых точек CdS для сверхчувствительного обнаружения микроцистина-LR». Датчики и исполнительные механизмы B: химические. 214: 117–123. Дои:10.1016 / j.snb.2015.03.019. ISSN  0925-4005.
  6. ^ Кнапп О., Бенц Р., Попофф М. Р. (март 2016 г.). «Пористая активность бинарных токсинов клостридий». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Биомембраны. Токсины, образующие поры: клеточные эффекты и биотехнологические приложения. 1858 (3): 512–25. Дои:10.1016 / j.bbamem.2015.08.006. PMID  26278641.
  7. ^ Микробные токсины: текущие исследования и будущие тенденции. Профт, Томас. Норфолк: Caister Academic Press. 2009 г. ISBN  978-1-904455-44-8. OCLC  280543853.CS1 maint: другие (связь)
  8. ^ Clark GC, Casewell NR, Elliott CT, Harvey AL, Jamieson AG, Strong PN, Turner AD (апрель 2019 г.). «Друзья или враги? Возникающие последствия биологических токсинов». Тенденции в биохимических науках. 44 (4): 365–379. Дои:10.1016 / j.tibs.2018.12.004. PMID  30651181.
  9. ^ Микробные токсины: текущие исследования и будущие тенденции. Профт, Томас. Норфолк: Caister Academic Press. 2009 г. ISBN  978-1-904455-44-8. OCLC  280543853.CS1 maint: другие (связь)
  10. ^ Джаганнатх М.Р., Кешавулу М.М., Дипа Р., Шастри П.Н., Кумар С.С., Сугуна К., Рао С.Д. (январь 2006 г.). «N- и C-концевое взаимодействие в энтеротоксине ротавируса: новый механизм модуляции свойств многофункционального белка с помощью структурно и функционально перекрывающегося конформационного домена». Журнал вирусологии. 80 (1): 412–25. Дои:10.1128 / JVI.80.1.412-425.2006. ЧВК  1317517. PMID  16352566.
  11. ^ Борган М.А., Мори Й., Эль-Махмуди А.Б., Ито Н., Сугияма М., Такеваки Т., Минамото Н. (июль 2007 г.). «Индукция синтазы оксида азота ротавирусным энтеротоксином NSP4: значение для патогенности ротавируса». Журнал общей вирусологии. 88 (Pt 7): 2064–72. Дои:10.1099 / vir.0.82618-0. PMID  17554041.

внешняя ссылка