细菌毒素和外毒素

外毒素是细菌分泌的蛋白质，它们会损害宿主细胞，通常作用于远离感染生物体的位置，且浓度极低。它们是已知最有效的生物毒物之一，导致了白喉、霍乱、破伤风和肉毒中毒等疾病中大部分特定的组织损伤，并塑造了对发病机制的理解和疫苗的开发。

Definition

外毒素是细菌分泌（或释放）的可溶性蛋白质，作用于宿主细胞并造成损害；许多是AB毒素，其中结合（B）组分将酶活性（A）组分递送至靶细胞内。

Scope

本主题涵盖了细菌蛋白质毒素的主要结构和功能类别，其中许多毒素共有的AB（结合-活性）结构，它们对宿主细胞的主要作用模式，以及它们与疾病和类毒素疫苗的关系。这是一个参考主题；它不涉及任何中毒的临床管理。

Core questions

• 细菌蛋白质毒素的结构是怎样的？AB设计如何将结合与活性分开？
• 外毒素通过何种酶学或膜机制损害宿主细胞？
• 外毒素与特定疾病和基于类毒素的疫苗有何关系？

Key concepts

• 外毒素与内毒素
• AB毒素结构
• ADP-核糖基化毒素（例如白喉毒素、霍乱毒素、百日咳毒素）
• 致孔毒素
• 神经毒素（破伤风毒素、肉毒杆菌毒素）
• 超抗原
• 类毒素疫苗

Mechanisms

许多外毒素具有AB结构：B部分结合宿主细胞受体并介导进入，而A部分将酶活性带入细胞质。常见的A结构域活性包括宿主靶标的ADP-核糖基化（白喉毒素使延伸因子2失活以阻止蛋白质合成；霍乱毒素修饰G蛋白以导致环磷酸腺苷失调）、破伤风和肉毒杆菌神经毒素对神经SNARE蛋白的蛋白水解，以及其他共价修饰。另一类是致孔毒素，它们插入宿主膜以破坏其完整性，而超抗原通过交联MHC和T细胞受体来触发大量的细胞因子释放。由于活性位点驱动毒性，化学灭活的毒素（类毒素）保留了免疫原性，并构成了几种疫苗的基础。

Clinical relevance

外毒素解释了几种经典细菌疾病的特异性症状，并且是白喉和破伤风等类毒素疫苗的抗原基础。本条目总结了毒素生物学以供参考，并非诊断或治疗中毒的指南。

History

细菌毒素是首批被识别的毒力因子之一：19世纪后期对白喉和破伤风毒素的研究直接导致了抗毒素和20世纪早期的类毒素疫苗。后来的分子研究解析了AB结构和定义主要毒素家族的酶活性，将特定的生化损伤与疾病联系起来。

Key figures

• Alison D. O'Brien
• R. John Collier
• Joseph T. Barbieri

Seminal works

• schmitt-1999
• henkel-2010

Frequently asked questions

外毒素和内毒素有什么区别？

外毒素是具有特异性（通常是酶活性）的分泌蛋白，可以远离细菌发挥作用，而内毒素是革兰氏阴性外膜的脂多糖，主要在细胞裂解时释放，会引发全身性炎症。

什么是类毒素？

类毒素是经过化学灭活的细菌毒素，使其不再引起损害，但仍能激发保护性抗体反应，这是白喉和破伤风疫苗的原理。