Энтеротоксин – это белковый экзотоксин , выделяемый микроорганизмом , поражающим кишечник . [1] Они могут кодироваться хромосомно или плазмидно. [2] Они термолабильны (>60⁰), имеют низкую молекулярную массу и водорастворимы. Энтеротоксины часто обладают цитотоксичностью и убивают клетки, изменяя проницаемость апикальной мембраны слизистых ( эпителиальных ) клеток кишечной стенки. В основном это порообразующие токсины (в основном хлоридные поры), выделяемые бактериями, которые собираются в поры в клеточных мембранах . Это приводит к гибели клеток.
Особенно выраженное влияние энтеротоксины оказывают на желудочно-кишечный тракт , вызывая диарею путешественников и пищевые отравления. Действие энтеротоксинов приводит к повышению проницаемости хлорид-ионов апикальной мембраны клеток слизистой оболочки кишечника. Эти мембранные поры активируются либо увеличением цАМФ , либо увеличением концентрации ионов кальция внутриклеточно. Порообразование оказывает прямое влияние на осмолярность просветного содержимого кишечника. Повышенная проницаемость хлоридов приводит к просачиванию в просвет с последующим перемещением натрия и воды. Это приводит к секреторной диарее в течение нескольких часов после приема энтеротоксина. Некоторые микробные организмы содержат необходимый энтеротоксин для создания такого эффекта, например, Staphylococcus aureus и E. coli . [3]
Препарат линаклотид , используемый для лечения некоторых форм запоров, основан на механизме действия энтеротоксинов. [3]
Энтеротоксины могут образовываться бактериальными возбудителями Staphylococcus aureus и Bacillus cereus и вызывать стафилококковое пищевое отравление и диарейное заболевание, вызванное Bacillus cereus , соответственно. Стафилококковые энтеротоксины и стрептококковые экзотоксины составляют семейство биологически и структурно родственных пирогенных суперантигенов. [4] На сегодняшний день идентифицированы и названы в алфавитном порядке (SEA – SEZ) 25 стафилококковых энтеротоксинов (СЭ), в основном продуцируемых Staphylococcus aureus . [5] Было высказано предположение, что стафилококки, кроме S. aureus, могут способствовать стафилококковому пищевому отравлению, образуя энтеротоксины. [6] Стрептококковые экзотоксины продуцируются Streptococcus pyogenes . [7] [8] Эти токсины обладают общей способностью связываться с белками главного комплекса гистосовместимости своих хозяев. Более дальним родственником этого семейства является токсин синдрома токсического шока S. aureus , который имеет лишь низкий уровень сходства последовательностей с этой группой.
Все эти токсины имеют схожую двухдоменную складку (N- и C-концевые домены) с длинной альфа-спиралью в середине молекулы, характерным бета-цилиндром, известным как «олигосахаридно-олигонуклеотидная складка» в N-концевой части молекулы. терминальный домен и мотив бета-захвата в С-концевом домене. Примером является стафилококковый энтеротоксин В. Каждый суперантиген обладает несколько разными способами связывания при взаимодействии с молекулами MHC класса II или рецептором Т-клеток . [9]
Домен бета-захвата имеет некоторое структурное сходство с мотивом бета-захвата, присутствующим в иммуноглобулин-связывающих доменах, убиквитине , 2Fe-2S- ферредоксине и факторе инициации трансляции 3, как указано в базе данных SCOP .
Вирусы семейств Reoviridae , Caliciviridae и Astroviridae ответственны за огромный процент желудочно-кишечных заболеваний во всем мире. Было обнаружено, что ротавирусы (Reoviridae) содержат энтеротоксин , который играет роль в вирусном патогенезе. NSP4 представляет собой белок, который вырабатывается во время внутриклеточной фазы жизненного цикла вириона и, как известно, выполняет основную функцию во внутриклеточном созревании вириона. [13] Однако, когда NSP4 из ротавирусов группы А был очищен (проверено 4 аллеля), сконцентрирован и введен мышиной модели, началась имитация диарейного заболевания, вызванного ротавирусной инфекцией. [14] Предполагаемый тип токсичности заключается в том, что NSP4 активирует путь передачи сигнала, что в конечном итоге приводит к увеличению клеточной концентрации кальция и последующей секреции хлоридов из клетки. [15] Секреция ионов ворсинками, выстилающими кишечник, изменяет нормальное осмотическое давление и предотвращает поглощение воды, что в конечном итоге вызывает диарею.