Bakteriální enterotoxiny a superantigeny.
Teprve nedávno byl popsán mechanismus účinku skupiny toxinů, které pro svůj netradiční způsob interakce s buňkami imunitního systému byly označeny jako tzv. superantigeny. Tuto zvláštní skupinu toxinů tvoří solubilní bakteriální antigeny, zejména enterotoxiny a toxin toxického šoku (TSST toxin Staphylococcus aureus), pyrogenní toxiny Streptococcus pyogenes, superantigeny mykoplazmat, pseudomonád a enterotoxiny Clostridium perfringens a Bacillus cereus. Při zaregistrování normálního, cizího bakteriálního proteinu-antigenu buňkami imunitního systému makroorganismu, reaguje na něj zhruba jeden z deseti tisíc lymfocytů T. Tento relativně velice malý počet buněk (celkem jich je zhruba kolem 50000) zcela stačí k harmonické souhře imunitní odpovědi a účinné likvidaci nežádoucího bakteriálního vetřelce. V případě bakteriálních proteinových toxinů nazývaných superantigeny se imunitní systém zcela rozladí a ocitne se ve stavu zcela neúčinného destruktivního " šílenství." Bakteriální superantigen uvádí do aktivního stavu ne jeden z deseti tisíc lymfocytů T, ale každý pátý lymfocyt T! Při vniknutí normálního antigenu do makroorganismu ho pozře větší obranná buňka, nejčastěji to je makrofág. Po částečné destrukci antigenu touto buňkou (buňkou předkládající antigen k další eliminaci) se z této buňky vyklube perfektní výrobce polotovarů: po obalení jednotlivých částí takto zpracovaného antigenu speciálními, složitými bílkovinami hlavního histokompatibilního komplexu II. třídy (MHC II nebo také HLA II – histokompatibilitní antigen), podle nichž mohou tento antigen lymfocyty T bezpečně poznat, je makrofág předloží pomocným lymfocytům T. Lymfocyty T pak aktivují lymfocyty B, které začínají produkovat protilátky, které zcela destruují antigen. Naproti tomu superantigen se po vstupu do hostitelského makroorganismu okamžitě váže na variabilní oblast beta řetězce MHC II, bez toho, aniž by byl předtím nějak makrofágy upraven. Superantigen se váže na specifické bílkovinné TcR receptory lymfocytů T, v oblasti jejich beta V domény a na beta 2 doménu MHC II makrofágů. Pomocí tohoto specifického "přemostění" se tak superantigeny "domluví" nejen s daleko větším počtem lymfocytů, ale také se s nimi "domluví" podstatně rychleji. Tyto lymfocyty T pak začínají produkovat cytokiny a jiné specifické mediátory, které vedou k rozvoji septického šoku (viz obr. 1.).
Obrázek 1.
Cesta vedoucí k objasnění tohoto mechanismu byla velice klikatá. Nejprve byl izolován superantigen – enterotoxin produkovaný kmenem Staphylococcus aureus, který byl izolován z poživatiny a byl příčinou alimentární enterotoxikózy. Pacienti měli horečky, zvraceli, trpěli průjmy a cítili se zesláblí. Řadu let poté, když byl při léčbě nádorových onemocnění použit cytokin interleukin 2 (IL – 2), si někdo všímavý všiml, že nemocní mají stejné potíže, jako při stafylokokových enterotoxikózách. To se již vědělo, že IL – 2 produkují především aktivované lymfocyty T a že superantigen vyvolává v organismu nadměrnou produkci IL – 2.
Klasickými superantigeny jsou enterotoxiny. Enterotixiny jsou bílkovinné, termolabilní toxiny produkované jak G-, tak i G+ bakteriemi. Tyto toxiny již byly popsány dříve jako původci klasických bakteriálních enterotixikóz. Tyto enterotoxikózy vyvolávají především stafylokokové a klostridiální enterotixiny, které se do organismu dostávají nejčastěji pozřením kontaminovaných poživatin.
Enterotoxiny
- Jsou bakteriální proteiny vyvolávající průjem, který je důsledkem ztráty vody z buněk střevní sliznice.
- vykazují vysokou afinitu k buňkám střevního epitelu
- dráždivě stimulují zakončení nervus vagus v žaludku, které kontroluje mechanismus zvracení. Tato stimulace má pak za následek prudké zvracení.
- jejich přítomnost v hostitelském makroorganismu vede ke zvýšené produkci cAMP (cyklického adenosinmonofosfátu ) a cGMP (cyklického guanosinmonofosfátu). Zvýšená koncentrace těchto látek vede k totálnímu kolapsu iontových pump v buňkách střevního epitelu. Dochází k prudké sekreci chloridových iontů a vody z buněk střevní sliznice a k zábraně absorpce sodíkových iontů. Rychlá ztráta vody je příčinou průjmů.
Enterotoxiny v poživatinách.
Z hlediska eradikace enterotoxikóz vyvolávaných sporulujícími bakteriemi Bacillus cereus a Clostridium perfringens a zabránění nežádoucích kontaminací poživatin enterotoxiny, se jeví více než závažnou skutečnost, že produkce enterotoxinů je spřažena se sporulací. Sporulaci zase vyvolává především příliš nízké nebo příliš vysoké pH prostředí a zvýšená teplota. Klasické tepelné zpracování poživatin může sice účinně eliminovat vegetativní bakteriální buňky, ale na druhé straně může paradoxně přispět ke zvýšené produkci enterotoxinů. Tepelným zpracováním sice může např. poklesnout počet vegetativních buněk v poživatině z 107 na 103 buněk, přitom však poživatina bude "obohacena" velkým množstvím enterotoxinů, které v ní předtím vůbec nebyly! Kromě toho, v případě přítomnosti G- bakterií v poživatině sice dojde tepelným zpracováním k radikální redukci počtu bakterií, nikoliv však k redukci termostabilních lipopolysacharidových endotoxinů. Ani případná bakteriální terapie zde nic nezmůže. Antibiotika jsou na bakteriální lipopolysacharidy naprosto neúčinná.
Také snižování pH v poživatině (např. přidáváním octa do majonézových salátů) má stejný efekt – snížení počtu vegetativních bakteriálních buněk, popř. zabránění jejich dalšímu množení je příliš slabou náplastí na zhoršení kvality a také chuti poživatiny (je až příliš kyselá) v důsledku zvýšeného množství enterotoxinů. Stále stoupající počet enterotoxikóz nejasné etiologie je toho jasným důkazem. Konec konců, velice dlouhou dobu byly bakteriální proteiny, nyní označované za enterotoxiny, pokládány za součást vnější vrstvy spór sporulujících mikroorganismů, které měly za úkol chránit bakteriální buňky před nízkým pH v žaludku.
Mnohdy zcela nesmyslný kvantitativní průkaz psychrofilních a mezofilních mikroorganismů v poživatinách by měl být s ohledem na výše uvedené skutečnosti nahrazen jak přímým průkazem enterotoxinů, tak endotoxinů a jiných bakteriálních toxinů v poživatinách. V případech objevení se klinických příznaků alimentárních otrav a intoxikací by měl být tento průkaz prováděn více méně automaticky.
Laboratorní průkaz enterotoxinů
V současné době je k dispozici několik komerčně vyráběných souprav pro detekci bakteriálních enterotoxinů a superantigenů (např. soupravy RPLA firmy OXOID z Velké Británie a DENKA SEIKEN z Japonska). Jedná se o soupravy, pomocí nichž lze prokázat bakteriální enterotoxin do 24 hodin, a to jak přímo ve vyšetřovaném vzorku klinického materiálu (např. krev, moč, stolice) a poživatiny, tak také lze pomocí těchto souprav prokázat nebo vyloučit tvorbu enterotoxinu z izolovaného bakteriálního kmene. Soupravy pracují na principu reverzně pasivní latexové aglutinace (aglutinace barevných latexových částic, na které je navázána specifická protilátka proti danému enterotoxinu, s antigenem – enterotoxinem, na dně jamek mikrotitračních destiček). Citlivost souprav je 2 ng/1 ml vyšetřovaného vzorku. Případná přítomnost enterotoxinu je vyhodnocována semikvantitativně, podle velikosti precipitačního prstence na dně jamek v mikrotitrační destičce. Vyšetření jednoho enterotoxinu přijde zhruba na 200,- Kč (stav k 1. 9. 2000).
K dispozici jsou soupravy pro průkaz:
- enterotoxinu Bacillus cereus
- enterotoxinu Clostridium perfringens
- enterotoxinu A, B, C a D Staphylococcus aureus
- superantigenu TSST (toxic shock syndrome toxin) S. aureus
- enterotoxinu E. coli
- choleragenu Vibrio cholerae.
