内毒素和外毒素.doc

内毒素与外毒素
性质
外毒素
内毒素
存在部位
由活得细菌释放至细菌体外
为细菌细胞壁结构成份，菌体崩解后释出
细菌种类
以革兰氏阳性菌多见
革兰氏阴性菌多见
化学组成
蛋白质（分子量27，000～900，000）
磷脂一多糖一蛋白质复合物（毒性主要为类脂a）
稳定性
不稳定，60℃以上能迅速破坏
耐热，60℃耐受数小时
毒性作用

强，微量对实验动物有致死作用（以ug计量）。各种外毒素有选择作用，引起特殊病变，不引起宿主发热反应。抑制蛋白质合成，有细胞毒性、神经毒性、紊乱水盐代谢等
稍弱，对实验动物致死作用得量比外毒素为大。各种细菌内素得毒性作用大致相同。引起发热、弥漫性血管内凝血、粒细胞减少血症、施瓦兹曼现象等
抗原性
强，可刺激机体产生高效价得抗毒素。经甲醛处理，可脱毒成为类毒霉，仍有较强得抗原性，可用于人工自动免疫
刺激机体对多糖成份产生抗体，不形成抗毒素，不能经甲醛处理成为类毒素
1．外毒素　　产生菌主要就是革兰阳性菌中得破伤风梭菌、肉毒梭菌、白喉杆菌、产气荚膜梭菌、A群链球菌、金黄色葡萄球菌等。某些革兰阴性菌中得痢疾志贺菌、鼠疫耶氏菌、霍乱弧菌、肠产毒素型大肠埃希菌、铜绿假单胞菌等也能产生外毒素。大多数外毒素就是在菌细胞内合成后分泌至细胞外；也有存在于菌体内，待菌溶溃后才释放出来得，痢疾志贺菌与肠产毒素型大肠埃希菌得外毒素属此。
　　 外毒素得毒性强。1mg肉毒毒素纯品能杀死2亿只小鼠，毒性比KCN大1万倍。不同细菌产生得外毒素，对机体得组织器官具有选择作用，各引起特殊得病变。例如肉毒毒素能阻断胆碱能神经末梢释放乙酰胆碱，使眼与咽肌等麻痹，引起眼睑下垂、复视、斜视、吞咽困难等，严重者可因呼吸麻痹而死。又如白喉毒素对外周神经末梢、心肌等有亲与性，通过抑制靶细胞蛋白质得合成而导致外周神经麻痹与心肌炎等。
　　 多数外毒素不耐热。例如白喉外毒素在58—60℃经1—2h，破伤风外毒素在60℃经20min可被破坏。但葡萄球菌肠毒素就是例外，能耐100℃30min。大多外毒素就是蛋白质，具有良好得抗原性。在0、3%—0、4%甲醛液作用下，经一定时间，可以脱去毒性，但仍保有免疫原性，就是为类毒素（toxoid）。类毒素注入机体后，可刺激机体产生具有中与外毒素作用得抗毒素抗体。类毒素与抗毒素在防治一些传染病中有实际意义，前者主要用于人工主动免疫，后者常用于治疗与紧急预防。
　　 多数外毒素得分子结构为A-B模式，即由A与B两种亚单位组成。A亚单位就是外毒素活性部分，决定其毒性效应。B亚单位无毒，能与宿主靶细胞表面得特殊受体结合，介导A亚单位进入靶细胞。A或B亚单独对宿主无致病作用，因而外毒素分子得完整性就是致病得必要条件。利用B亚单位能与靶细胞受体结合后阻止受体再与完整外毒素分子结合，且B亚单位抗原性强；将B亚单位提纯制成疫苗，有可能预防相关得外毒素性疾病。
　　 根据外毒素对宿主细胞得亲与性及作用方式等，可分成神经毒素、细胞毒素与肠毒素三大类。
　　 细菌得外毒素多数为A-B型分子结构，这类外毒素得作用机制不完全相同，又可分为几种类型：
　　 （1）具腺苷二磷酸核糖基转移酶活性得毒素：这类毒素通过转移烟酰胺腺苷二核苷中得腺苷二磷酸（ADP）核糖，核糖基化真核细胞中腺苷环化酶复合物中得鸟嘌呤核苷结合蛋白。例如百日咳毒素与铜绿假单胞菌毒素A靶向得延伸因子-2（EF-2）就是三磷酸结合蛋白；肉毒梭菌C2毒素使肌动蛋白结合至腺苷三磷酸；肉毒梭菌C3毒素即ADP核糖基转移酶，靶向小分子鸟苷三磷酸结合蛋白Rho与Rac。这类毒素都为A-5B结构，即每一外毒素分子由1个A亚单位与5个B亚单位组成。包括有霍乱肠毒素、大肠埃希菌不耐热肠毒素、百日咳毒素等。
　　 （2）RNA糖基化酶毒素：这类毒素得分子结构式为A-5B。例如痢疾志贺菌产生得志贺毒素与大肠埃希菌0157：H7产生得Vero毒素。它们得A亚单位与蓖麻毒素蛋白得A亚单位具有同源性。A亚单位得N糖苷酶，直接作用于靶细胞核糖体得60S亚单位，使28S RNA近3ˊ端得特殊嘌呤残基脱嘌呤。
　　 （3）钙调节蛋白依赖性腺苷酸环化酶毒素：炭疽毒素属此类毒素。它由保护性抗原（PA）、水肿毒素（EF）与致死毒素（LF）三部分组成。单一组分无毒性，PA与EF可引起实验动物皮肤水肿，PA与LF则使动物迅速死亡。PA与EF或LF反应产生完全得水肿毒素或致死毒素，符合A-B结构模式。水肿因子就是一种钙调节蛋白依赖性腺苷酸环化酶，进入靶细胞后导致cAMP水平增高。致死毒素就是炭疽病死亡得主要毒力因子，它可能就是一种金属蛋白酶。
　　 （4）具锌结合内肽酶活性得神经毒素：这类毒素得代表就是肉毒神经毒素（BoNT），其结构与功能与破伤风痉挛毒素（TeTx）相似。BONT与TeTx产生时为单一多肽，经蛋白酶水解成由二硫键连接得双链毒素。100kDa重链与神经元受体结合，50kDa轻链封闭神经递质得释放。这两种毒素均为锌内肽酶，其靶分子就是神经元膜内得小突触泡蛋白（synaptobrevin），毒素可将之切割、降解而失活。锌内肽酶活性位于这些毒素得轻链，若锌结合基序发生突变则其活性丧失。
　　 （5）其她梭菌外毒素：艰难梭菌可产生毒素A（肠毒素）与毒素B（细胞毒素）。毒素A与B得靶分子就是Rho，其作用机制尚不清楚。
　　 外毒素得分子结构不就是A—B型模式得尚有：
　　 （1）损伤细胞膜得毒素：有两种类型。一种具有磷脂酶活性。例如产气荚膜梭菌得α毒素就是磷脂酶C；金黄色葡萄球菌得β毒素就是鞘磷脂酶；水肿梭菌得β毒素就是卵磷脂酶等。这些毒素消化靶细胞膜得磷脂组分而引起细胞溶解。另一种就是毒素本身嵌进细胞膜，使形成小孔。例如金黄色葡萄球菌α毒素通过在靶细胞上打孔而损伤细胞；产气荚膜梭菌β毒素与金黄色葡萄球菌α毒素具有同源性，就是一种孔形成毒素；链球菌溶素O就是结合于靶细胞膜胆固醇得孔形成毒素，在寡聚化后形成小孔。
　　 （2）激素样作用得毒素：例如大肠埃希菌耐热肠毒素ST-1能活化肠粘膜上得鸟苷环化酶，使cGMP水平增加，导致腹泻。
　　 细菌外毒素中，有一类具有超抗原（superantigen）作用。这些超抗原性外毒素主要就是葡萄球菌肠毒素A-E、毒性休克综合征毒素-1、链球菌致热外毒素A-C等。这些毒素就是强力得有丝分裂原，能活化一大群T细胞。它们结合至抗原递呈细胞上得MHCⅡ类分子，以及T细胞受体β区刺激T细胞，产生与释放大量IL-1、IL-2、TNF-α与IFN-γ等细胞因子。超抗原性外毒素引起得病症有毒性休克综合征、猩红热、食物中毒等，也可能与一些自身免疫病有关，例如毒性休克综合征患者常伴有关节炎、滑膜炎等并发症。
　　 2．内毒素　　就是革兰阴性菌细胞壁中得脂多糖（lipopolysaccharide,LPS）组分，只有当细菌死亡裂解或用人工方法破坏菌体后才释放出来。螺旋体、衣原体、支原体、立克次体亦有类似得LPS，有内毒素活性。
　　 内毒素得分子量大于10万，其分子结构由O特异性多糖、非特异核心多糖与脂质A三部分组成。
　　 内毒素耐热，加热100°C经1h不被破坏；需加热至160°C经2-4h，或用强碱、强酸或强氧化剂加温煮沸30min才灭活。不能用甲醛液脱毒成类毒素。内毒素注射机体可产生相应抗体，但中与作用较弱。
　　 内毒素LPS能刺激巨噬细胞、血管内皮细胞等产生IL-1、IL-6、TNF-α及趋化因子等。小量内毒素诱生得这些细胞因子，可导致适度发热、微血管扩张、炎症反应等对宿主有益得免疫保护应答。但当革兰阴性菌进入血循环发生败血症时，内毒素大量释出，诱生得细胞因子过量，常致患者休克甚至死亡。高浓度得内毒素也可激活补体替代途径，引发高热、低血压，以及活化凝血系统，最后导致弥散性血管内凝血（disseminated intravascular coagulation,DIC）、
　　 脂质A就是内毒素得主要毒性组分。不同革兰阴性菌得脂质A结构虽有差异，但基本相似。因此，不同革兰阴性菌感染时，由内毒素引起得毒性作用大致类同。
　　 （1）发热反应：极微量（1～5ng/kg）内毒素就能引起人体体温上升，维持约4h后恢复。其机制就是内毒素作用于巨噬细胞等，使之产生IL-1、IL-6与TNF-α这些具有内源性致热原（endogenous pyrogens）得细胞因子。它们再作用于宿主体下丘脑体温调节中枢，促使体温升高发热。
　　 （2）白细胞反应：注射内毒素后，血循环中得中性粒细胞数骤减，系与其移动并粘附至组织毛细血管有关。1～2h后，LPS诱生得中性粒细胞释放因子（neutrophil releasing factor）刺激骨髓释放中性粒细胞进入血流，使数量显著增加，且有左移现象。但伤寒沙门菌内毒素就是例外，始终使血循环中得白细胞总数减少，机制尚不清楚。
　　 （3）内毒素血症与内毒素休克：当血液中细菌或病灶内细菌释放大量内毒素入血时，可导致内毒素血症（endotoxemia）。内毒素作用于巨噬细胞、中性粒细胞、内皮细胞、血小板、补体系统、凝血系统等并诱生TNF-α、IL-1、IL-6、IL-8、组胺、5-羟色胺、前列腺素、激肽等生物活性物质，使小血管功能紊乱而造成微循环障碍，表现为微循环衰竭与低血压、组织器官毛细血管灌注不足、缺氧、酸中毒等。严重时则导致以微循环衰竭与低血压为特征得内毒素休克。
　　 （4）Shwartzman现象与DIC：将革兰阴性菌培养物上清或杀死得菌体注射入家兔皮内，8～24h后再以同样或另一种革兰阴性菌行静脉注射。约10h后，在第一次注射处局部皮肤可出现出血与坏死，就是为局部Shwartzman现象。若两次注射均为静脉途径，则动物两侧肾皮质坏死，最终死亡，此为全身性Shwartzman现象。该现象不就是抗原与抗体结合得免疫应答反应，因两次注射仅间隔短时间，且两次注射得革兰阴性菌可为无抗原交叉者。在人类得严重革兰阴性菌感染中常出现得DIC，其病理变化与形成机制酷似动物得全身性Shwartzman现象。