Tom Turk Mikrob in patogeneza Teze predavanj
|
|  Yüklə 238 Kb.
|
Tremorgeni mikotoksini Številni mikotoksini so derivati nekaterih aminokislin, zlasti triptofana, prolina in histidina, vir dušika za te spojine pa je lahko tudi amonijak. Triptofan je pogost strukturni element številnih sekundarnih metabolitov, ki vplivajo na delovanje centralnega živčnega sistema. Triptofan je tudi prekurzor za sintezo ergot alkaloidov. Tremorgeni toksini so penitremi, janthitremi, loritremi, aflatremi, paksilin, paspalin, paspalicin, paspalinin ter paspalitrem A in B, fumitremorgen A in B in verukulogen, sorodne snovi pa še brevianamidi in austamidi. Nekateri od teh toksinov so tudi občasni produkti plesni, ki se sicer uporabljajo pri proizvodnji nekaterih sirov, kot sta Penicillium roqueforti in P. camemberti. Fumonizini Fumonizini so proizvod gliv Fusarium monoliforme in F. proliferatum. Glivi sta rastlinska patogena, pogosto naselita koruzo in tako okužita koruzna zrna. Fumonizini so zelo toksične in kancerogene spojine, ki povzročitelj številnih bolezni pri živalih in ljudeh. V Južni Afriki in na Kitajskem povezujejo fumonizine z nastankom raka na požiralniku. Fumonizini povzročajo tudi usodno nevrološko bolezen, imenovano ELEM, ki prizadene konje. Glavni vzrok za to bolezen naj bi bil fumonizin B1. Pri svinjah povzročajo fuminozini pljučni edem. Prvi toksini, ki so jih izolirali iz glive F. monoliforme, so bili monoliformin in fuzarini. Citohalasini Citohalasini so naravni proizvod nekaterih plesni. Prvega predstavnika teh toksinov so izolirali iz hipomicetne glive Helminhosporium dermatioideum. Akutna toksičnost za glodalce je med 1-5 mg/kg. Podgane, ki so prejele letalno dozo citohalasina E so poginile po 18 urah. Glavni simptomi so bili kopičenje tekočine v peritonealni votlini ter degenerativne spremembe številnih tkiv. Izvor besede citohalasin je grškega izvora in v dobesednem prevodu pomeni celično relaksacijo. Citohalasini dejansko "sproste" citoplazmo. Blokirajo citokinezo, medtem ko ostane jedrna delitev neprizadeta. Posledica je torej nastanek večjedrnih celic. Citohalasini se in vitro vežejo na F-aktin in sicer na hitro rastoči del filamenta. Vezava citohalasina verjetno blokira ta del rastočega filamenta in tako zmanjša hitrost povezav. Citohalasin B povzroči razpad aktinskih gelov, vendar se na sam G-aktin ne veže. Citohalasin D se veže v molarnem razmerju 1:1 tudi na prosti G-aktin. Na celičnem nivoju se delovanje citohalasinov kaže v obsežni dezorganizaciji mikrofilamentnega sistema. Ta učinek se pojavi 10 do 30 min po dodatku citohalasinov, vendar pa je reverzibilen, saj po odstranitvi toksinov iz ekstracelularnega medija takoj izgine. Mikroskopska slika nam pokaže skrčene in nagubane celice z dolgimi filamentoznimi izrastki. Ta učinek naj bi bil povezan z razpoložljivo energijo in ga imenujemo hiperkontrakcija mikrofilamentnega sistema. Fomopsini So peptidni mikotoksini, ki jih proizvaja gliva vrste Phomopsis leptostromiformis. Toksini povzročajomikotoksikozo, ki se odraža kot kronična bolezen jeter imenovana lupinoza. Bolezen navadno prizadene živino ali drobnico, ki se hrani s steljo okuženo z glivo. Za ovce je LD50 za fomopsin A 20-30 mg/kg. Fomopsin A verjetno inhibira polimerizacijo tubulina in hkrati depolimerizira obstoječe mikrotubule tako "in vitro" kot " in vivo". Toksini višjih gliv Višje glive ali tako imenovane gobe vsebujejo številne strupe. Ker se gobe uporabljajo kot hrana, ni redko, da prihaja do zastrupitev z določenimi vrstami gob. Najpogostejši rodovi višjih gliv, ki vsebujejo toksine so Amanita, Galerina, Lepiota, Cortinarius Gyromitra, Tricholoma in Coprinus ter nekatere drugi manj znani rodovi. Tropske glive iz rodu Clitocybe, Inocybe in zlasti Psillocybe pa vsebujejo halucinogene droge. Sem bi pogojno lahko prišteli tudi muskarin iz vsem dobro znane rdeče mušnice (Amanita muscaria). V strupenosti nedvomno prednjačijo nekatere vrste iz rodu Amanita, ki vsebujejo amatoksine, falotoksine in virotoksine. Falotoksini, amatoksini in falolizini Falotoksini so biciklični heptapeptidi, ki jih najdemo v smrtno strupeni zeleni mušnici (Amanita phalloides) in sorodnih vrstah A. verna in A. virosa. Slednja proizvaja tudi zelo sorodne virotoksine. Ti so monociklični heptapeptidi. Skupna lastnost obeh toksinov je stabilizacija F-aktinskih filamentov in preprečitev njihove razgradnje. Falotoksini so toksični oralno in jih ne moremo uničiti s kuhanjem. Najbolj znan predstavnih falotoksinov je faloidin. Deluje na jetrne celice. Faloidin se in vitro v ekvimolarnem razmerju trdno veže na F-aktin. Tako stabilizira F-aktinske filamente in jih zaščiti pred delovanjem drugih toksinov, ki te filamente destabilizirajo. Prav tako onemogoči razgradnjo tistim agensom, ki normalno povzročijo razgradnjo F-aktinskih filamentov (npr. haotropni ioni, DNAze, 0.6 M KI, visoka temperatura, nizek pH, proteaze, sonifikacija itd.). Kompleks F-aktina s faloidinom še lahko veže težko verigo meromiozina. Natančen mehanizem stabilizacije F-aktinskih filamentov s faloidinom ni znan. Falotoksini se vežejo na F-aktin nekovalentno, a z zelo veliko afiniteto (Kd okrog 10-8 M). Nikoli se ne vežejo na G-aktin. Oralna LD50 za faloidin je okrog 2 mg/kg telesne teže. Faloidin selektivno in ireverzibilno poškoduje jetra. Hepatocite z aktivnim transportom prevzemajo falotoksine iz krvi. Transporter je normalno verjetno odgovoren za transport žolčnih kislin. 10-50 mg faloidina povzroči v kulturi hepatocit že po dveh urah mehurčaste in štrleče izrastke jetrnih celic. Višje konc. povzročijo enake učinke že po 10 min. Učinki faloidina so vsaj in vitro odvisni od Ca++. V nasprotju z falotoksini, pa amatoksini delujejo kot inhibitorji proteinske sinteze, oziroma transkripcije DNA. Amatoksini so strukturno podobni falotoksinom. So biciklični oktapeptidi, torej imajo eno aminokislino več od falotoksinov. Najbolj znan amatoksin je a-amatoksin. S pomočjo tega toksina so preučevali delovanje evkariontskih RNA polimeraz. Amanitini v zelo nizkih koncentracijah inhibirajo sesalsko nukleoplazmatsko od DNA odvisno RNA polimerazo. Ta encim sintetizira jedrno RNA, ki je prekurzor za mRNA. Amanitini v višjih koncentracijah inhibirajo RNA polimerazo, ki sintetizira tRNA in 5S RNA, ne pa tudi RNA polimerazo, ki je odgovorna za sintezo večjih rRNA. Zaradi različne konc. občutljivosti različnih RNA polimeraz na amatoksine, to omogoča selektiven pristop k študiju različnih polimeraz. Amatoksini so počasi delujoči strupi, ki povzročijo smrt nekaj dni po zaužitju. Tako kot falotoksini so tudi amatoksini ena glavnih komponent strupa zelene mušnice. Ena sama goba težka okrog 25 g lahko vsebuje od 5 do 11 mg amatoksinov. Amatoksine sestavlja 8 L-aminokislin, ki oblikujejo biciklično ogrodje. To nastane preko cisteina, ki je vezan na modificiran indolni obroč triptofana. Amatoksini imajo zelo rigidno zgradbo, ki je potrebna za njihovo aktivnost, prekinitev katerekoli peptidne vezi povzroči izgubo aktivnosti. Amatoksini vsebujejo tako lipofilne kot hidrofilne dele molekule, ki so na točno določenih pozicijah. Amatoksini so izredno odporni na proteolitsko hidrolizo. Prebavni encimi jih ne razcepijo. Iz črevesja se absorbirajo v kri, od tu pa potujejo v jetra, kjer pa se očitno ne metabolizirajo, saj zapuste jetra strukturno nespremenjeno. Kot že rečeno amatoksini inhibirajo delovanje RNA polimeraze (tip II ali B), ki sintetizira prekurzorsko RNA iz katere nastane mRNA. Vežejo se na 140 kDa podenoto RNA polimeraze v molarnem razmerju 1:1. Vezava toksina sicer ne prepreči nastanka ternarnega kompleksa med DNA, RNA polimerazo in nastajajočo RNA, vendar pa pride samo po eni stopnji elongacije RNA (nastanek ene same fosfodiesterske vezi), do inhibicije nadaljne sinteze. Amanitini preprečijo translokacijo nastajajoče RNA na katalitično mesto RNA polimeraze. To privede do popolne ustavitve proteinske sinteze v jetrih in ledvicah. Po 24-48 urah celice odmro. LD50 za amtoksine je od 0.4 do 0.8 mg/kg miši. Za odraslega človeka je smrtna doza okrog 10 mg. Smrtnost je okrog 30%. Zastrupitev se začne z bruhanjem in drisko nekako 2-3 dni po zaužitju strupenih gob. V tem času so že vidne nekroze jetrnega tkiva, ki se kažejo tudi klinično kot zlatenica in motnje pri strjevanju krvi. Smrt nastopi med 5 in 7 dnevom po zastrupitvi. Edina kolikor toliko učinkovita terapija je pospešena diureza, hemodializa hemoperfuzija. Tretja oblika toksinov, ki jih najdemo v zeleni mušnici so falolizini. To so trije bazični litični proteini z mol. m. 34 kDa, ki jih ločimo po izoelektričnih točkah. Čeprav so proteolitsko odporni, pa jih uniči visoka temperatura, zato nimajo vloge v patogenezi. "In vitro" lizirajo številne celice, inaktivirajo pa jih aglutinini in fosfatidilholin. Verjetno se vežejo na membranske glikoproteine ali direktno na lipide. Po vezavi verjetno delujejo kot detergenti, čeprav obstajajo nekatere razlike, zato so predlagali drug mehanizem, ki vsebuje aktivacijo endogene fosfolipaze A2. Falolizini so izredno toksični, i.v. aplikacija povzroči obsežno hemolizo in zastoj srca. LD50 za podgane je 50 mg/kg, kot že rečeno pa oralno falolizini niso toksični. Znaki zastrupitve s smrtno nevarnimi mušnicami se pojavivo dokaj pozno, po navadi šele po 8 do 40 urah po zaužitju. Sprva zastrupljenec bruha in ima drisko, značilna je huda žeja in izredna telesna nemoč. Sledijo krči v nogah, bolnik je upadel bled, včasih se pojavi zlatenica. Potek zastrupitve se nadaljuje z tesnobo, pobitostjo, pulz močno pade. V zadnjem stadiju zastrupitve pride zaradi popolne odpovedi jeter do smrti. Priloga: Kancerogeneza (karcinogeneza) Kancerogene snovi so snovi, ki lahko povzročijo rast raznih tumorjev in drugih novotvorb. Pri nastanku tumorjev pride do nenadzorovane rasti celic, ker se porušijo regulatorni mehanizmi. Novotorbe so lahko benigne ali maligne. Pri benignih tumorjih je rast do določene mere še nadzorovana, zato taki tumorji ohranijo neke vrste celično organiziranost in rastejo razmeroma počasi. Rast malignih tumorjev pa je skoraj popolnoma nenadzorovana, ker celice preprosto "podivjajo", rastejo neorganizirano in zelo hitro. Benigni tumorji so obdani z vlaknasto ovojnico in zato ne napadajo okolišnjih tkiv, kar je značilno za maligne tumorje. Benigni tumorji rastejo na enem mestu, maligni tumorji pa se lahko razsejejo po celem telesu (metastaze). Metastaze nastajajo tako, da se rakaste celice razširijo po krvnem ali limfnem obtoku in uničijo celice in tkiva daleč proč od primarnega tumorja. Karcinogeneza je zapleten proces, v katerega so vpleteni številni dejavniki. Številni zunanji dejavniki, kot so npr. kajenje, prekomerno uživanje maščob, ter trajna izpostavljenost nekaterim kemikalijam, pripomorejo k nastanku nekaterih malignih obolenj. Notranji dejavniki, kot so porušeno hormonsko ravnotežje, imunosupresija in dolgotrajen stres, lahko sprožijo nastanek rakastega obolenja. Občutljivost na kemično kancerogenezo je odvisna od posamezne vrste. Znane so številne kancerogene spojine, med drugim tudi nekateri citostatiki (doza-odgovor!), številne aromatske spojine, spojine, ki vsebujejo nitro skupino, kovine, izotopi, in številne druge organske spojine. Nastanek tumorjev ni popolnoma pojasnjen, predvideva pa se, da večina kancerogenih snovi povzroči okvaro DNA. Ker je DNA tista molekula, ki nadzoruje delovanje celice, je logično, da se bo okvara DNA odrazila tudi pri rasti celic, ki se začno kaotično deliti. Snovi, katerih delovanje poškoduje DNA poskusnih živali in ima za posledico nastanek tumorjev imenujemo genotoksični kancerogeni. Mutageneza V ožjem smislu je mutageneza sprememba v genetskem materialu, ki jo izovejo zunanji dejavniki ali genotoksini. Če gen mutira, to vodi k prenosu mutacije ob delitvi celice na nove celice. Nekatere od teh mutacij celice lahko popravijo, ne pa vseh. V somatskih celicah mutacije navadno prizadenejo le nekaj celic, ki odmrejo in se to organizmu ne pozna. V nekaterih primerih mutirane celice "podivjajo", kar vodi k nastanku rakastega obolenja. Če pride do mutacij v spolnih celicah, so posledica napake v razvoju zarodka, nastanejo malformacije ali pa pride do spontanih splavov. |