السموم البكتيرية والسموم الخارجية
السموم الخارجية هي بروتينات تفرزها البكتيريا وتُلحق الضرر بالخلايا المضيفة، غالبًا في مواقع بعيدة عن الكائن الحي المسبب للعدوى وبتركيزات منخفضة للغاية. تُعد هذه السموم من أقوى السموم البيولوجية المعروفة، وهي مسؤولة عن جزء كبير من التلف النسيجي المحدد في أمراض مثل الدفتيريا والكوليرا والكزاز والتسمم الوشيقي، وقد ساهمت في فهم مسببات الأمراض وتطوير اللقاحات على حد سواء.
Definition
السم الخارجي هو بروتين قابل للذوبان تفرزه (أو تطلقه) البكتيريا ويعمل على الخلايا المضيفة لإحداث الضرر؛ العديد منها سموم AB، حيث يقوم مكون الارتباط (B) بتوصيل مكون نشط إنزيميًا (A) إلى الخلية المستهدفة.
Scope
يغطي هذا الموضوع الفئات الهيكلية والوظيفية الرئيسية للسموم البروتينية البكتيرية، وبنية AB (الارتباط والنشاط) التي تشترك فيها العديد منها، وآليات عملها الرئيسية على الخلايا المضيفة، وعلاقتها بالأمراض ولقاحات التوكسويد. إنه موضوع مرجعي؛ ولا يتناول التدبير السريري لأي تسمم.
Core questions
- كيف تُبنى السموم البروتينية البكتيرية، وكيف يفصل تصميم AB الارتباط عن النشاط؟
- بأي آليات إنزيمية أو غشائية تُلحق السموم الخارجية الضرر بالخلايا المضيفة؟
- كيف ترتبط السموم الخارجية بأمراض معينة وبلقاحات قائمة على التوكسويد؟
Key concepts
- السم الخارجي مقابل السم الداخلي
- بنية سم AB
- السموم المضيفة لمجموعة ADP-ريبوزيل (مثل الدفتيريا، الكوليرا، السعال الديكي)
- السموم المكونة للمسامات
- السموم العصبية (الكزاز، التسمم الوشيقي)
- المستضدات الفائقة
- لقاحات التوكسويد
Mechanisms
تشترك العديد من السموم الخارجية في تنظيم AB: حيث يرتبط الجزء B بمستقبل الخلية المضيفة ويتوسط الدخول، بينما يحمل الجزء A نشاطًا إنزيميًا إلى العصارة الخلوية. تشمل أنشطة المجال A الشائعة إضافة مجموعة ADP-ريبوزيل إلى الأهداف المضيفة (سم الدفتيريا يعطل عامل الاستطالة 2 لإيقاف تخليق البروتين؛ سم الكوليرا يعدل بروتين G لتعطيل تنظيم أحادي فوسفات الأدينوزين الحلقي)، وتحلل بروتينات SNARE العصبية بواسطة السموم العصبية للكزاز والتسمم الوشيقي، وتعديلات تساهمية أخرى. فئة منفصلة، وهي السموم المكونة للمسامات، تندمج في أغشية المضيف لتعطيل سلامتها، وتعمل المستضدات الفائقة عن طريق الربط المتقاطع بين MHC ومستقبلات الخلايا التائية لتحفيز إطلاق كميات هائلة من السيتوكينات. نظرًا لأن الموقع النشط هو الذي يدفع السمية، فإن السموم المعطلة كيميائيًا (التوكسويدات) تحتفظ بقدرتها على إحداث استجابة مناعية وتشكل أساس العديد من اللقاحات.
Clinical relevance
تفسر السموم الخارجية العلامات المحددة للعديد من الأمراض البكتيرية الكلاسيكية وهي الأساس المستضدي للقاحات التوكسويد مثل تلك المستخدمة ضد الدفتيريا والكزاز. يلخص هذا المدخل بيولوجيا السموم كمرجع وليس دليلاً لتشخيص أو علاج التسمم.
History
كانت السموم البكتيرية من أوائل عوامل الضراوة التي تم تحديدها: أدت أعمال أواخر القرن التاسع عشر على سموم الدفتيريا والكزاز مباشرة إلى مضادات السموم ولقاحات التوكسويد في أوائل القرن العشرين. كشفت الدراسات الجزيئية اللاحقة عن بنية AB والأنشطة الإنزيمية التي تحدد عائلات السموم الرئيسية، وربطت الآفات الكيميائية الحيوية المحددة بالمرض.
Key figures
- Alison D. O'Brien
- R. John Collier
- Joseph T. Barbieri
Related topics
Seminal works
- schmitt-1999
- henkel-2010
Frequently asked questions
- ما الفرق بين السم الخارجي والسم الداخلي؟
- السم الخارجي هو بروتين مُفرز ذو نشاط محدد، غالبًا إنزيمي، يمكن أن يعمل بعيدًا عن البكتيريا، بينما السم الداخلي هو عديد السكاريد الدهني للغشاء الخارجي للبكتيريا سالبة الجرام، ويُطلق بشكل رئيسي عند تحلل الخلية، ويحفز التهابًا عامًا.
- ما هو التوكسويد؟
- التوكسويد هو سم بكتيري تم تعطيله كيميائيًا بحيث لم يعد يسبب ضررًا ولكنه لا يزال يحفز استجابة وقائية من الأجسام المضادة، وهو المبدأ وراء لقاحي الدفتيريا والكزاز.