eksotoksin

Artikkelstart

Eksotoksin er giftstoff som skilles ut av enkelte bakteriearter, for det meste grampositive bakterier og noen gramnegative. Noen eksotoksiner er blant de mest potente giftstoffer som er kjent. De kan føres med blodet rundt i kroppen, giftvirkningen kan derfor ramme organer fjernt fra der infeksjonen er lokalisert.

Faktaboks

Uttale
eksotoksˈin
Etymologi
av gresk ekso-, ‘utenfor’, og toksikon, ‘gift’
Også kjent som
eksotoksiner

Eksotoksiner er som regel proteiner. Mange eksotoksiner kodes for av gener som sitter på plasmider, eller på virus som er integrert i bakterienes kromosom (profag). Eksempler på eksotoksiner er difteritoksin og koleratoksin. Eksotoksiner kan også dannes utenfor kroppen, i infisert mat, og forgiftning oppstår når maten fortæres (for eksempel ved botulisme).

De kan skade andre celler via ulike mekanismer. Eksotoksiner som virker på tarmen kalles enterotoksiner, mens de som virker på nervesystemet kalles nevrotoksiner.

Eksotoksiner kan deles inn i tre hovedgrupper, etter hvilken måte de påvirker miljøet rundt seg:

  • cytotoksiske toksiner
  • AB- eller to-komponent toksiner
  • superantigen-toksiner

Cytotoksiske toksiner

Cytotoksiske toksiner (CT) er løselige proteiner som skilles ut av mange sykdomsframkallende bakterier, blant annet Streptococcus pyogenes. De virker som enzymer og ødelegger cellemembranen hos vertscellene og forårsaker celledød.

Mange av disse toksinene er hemolytiske enzymer, hemolysiner, det vil si at de ødelegger røde blodceller. Man kan enkelt undersøke om bakterier danner hemolysin ved å dyrke bakterien på blodagar, som er et vekstmedium som inneholder blod. Hemolysin vil skilles ut av bakteriene mens de vokser, og forårsake lysis (ødeleggelse) av blodcellene i agaren. Dette sees tydelig som klare soner i den røde blodagaren.

En annen type cytolytiske toksiner er fosfolipaser som angriper fosfolipidene i cellemembranen til ulike celletyper slik at de dør.

AB-toksiner

AB (to-komponent) toksiner produseres av mange ulike bakterier. Toksiner av denne typen består av to komponenter, A og B, med hver sin funksjon. A-komponenten virker som enzym og er den delen som forårsaker skade på vertscellene, mens B-komponenten finner fram til de aktuelle målcellene og hjelper A-komponenten med å komme inn i cellen. Difteritoksin, koleratoksin, stivkrampetoksin og botulismetoksin er eksempler på to-komponent-toksiner.

Difteritoksin

Difteritoksin produseres av Corynebacterium diphteriae, og forårsaker difteri. B-komponenten av toksinet binder seg til et protein på utsiden av vertens celler og hjelper A-komponenten inn i cellen. Her virker den som enzym og endrer en helt nødvendig faktor i proteinsyntesen (elongeringsfaktor EF2) slik at den ikke virker. Toksinet dreper dermed cellen ved å stoppe proteinsyntesen.

Difteritoksinet er ikke kodet for av bakteriens egne gener, men av et gen (tox-genet) hos en profag (fag-ß) som er integrert i bakteriens kromosom. C. diphteria produserer toksin og forårsaker difteri, kun dersom den inneholder fag-ß, med tox -genet. Av den grunn er ikke nødvendigvis alle C. diphteria sykdomsfremkallende.

Botulisme- og stivkrampetoksiner

Botulismetoksin og stivkrampetoksin er AB-toksiner som produseres av anaerobe, sporedannende jordbakterier, henholdsvis Clostridium botulinum og Clostridium tetani. Begge toksinene virker på nervesystemet og forårsaker botulisme (C. botulinum) eller stivkrampe (C. tetani) ved å hemme frigjøring av nevrotransmittere og dermed påvirke muskelkontrollen.

Virkemåten og dermed sykdommen arter seg imidlertid ulikt. Botulismetoksinet forårsaker lammelser, mens stivkrampetoksinet forårsaker kraftige og sterkt ubehagelige kramper.

Botulismetoksinet er det mest potente toksin vi kjenner. Et nanogram (10-9 g) er nok til å drepe et marsvin.

C. botulinum lever normalt i jord, men kan komme inn i sår hvor den vokser og produserer toksin. Botulisme kan også forårsakes av bakterier som har vokst og produsert toksin i hermetikk som ikke er skikkelig behandlet. Spiser man slik hermetikk får man i seg toksinet som binder seg til synapsene, hemmer frigjøring av acetylcholin slik at musklene blir lammet.

C. tetani kan komme inn i kroppen via dype kutt hvor forholdene blir anaerobe. Her vokser den og produserer toksin som sprer seg i nervesystemet, stimulerer muskelcellene uten stopp og forårsaker kramper.

Koleratoksin

Koleratoksin er et enterotoksin av typen AB og produseres av den gramnegative bakterien Vibrio choleae. Kolera kjennetegnes av et voldsomt væsketap fra tynntarmen med påfølgende kraftig diaré som gir livstruende dehydrering og elektrolyttforstyrrelser.

V. cholerae lever normalt i havet, men kan komme inn i fordøyelsessystemet hos mennesker via forurenset drikkevann eller mat. Bakterien slår seg ned i tynntarmen og skiller ut koleratoksin. B-komponenten av toksinet binder seg til et molekyl i cellemembranen i tynntarmens epitelceller. Deretter hjelper den A-komponenten inn i cellen. A-komponenten stimulerer dannelse av syklisk AMP fra ATP, noe som i sin tur påvirker ionebalansen slik at store mengder vann lekker ut.

I likhet med difteritoksinet er ikke koleratoksinet kodet for av bakterien selv, men av et gen (ctx) på en profag som er integrert i bakteriens kromosom. V. cholerae uten denne profagen forårsaker derfor ikke sykdom.

Andre eksempler på AB toksiner er enterotoksinet Shiga-toksin som produseres av Shigella dysentheria samt et toksin som produseres av en stamme av Escherichia coli , O157-H7, den såkalte hamburgerbakterien.

Superantigentoksiner

Superantigentoksiner er proteiner som setter i gang en unormalt sterk immunrespons hos verten. Toksinene stimulerer T-cellene i immunsystemet som i sin tur setter i gang blant annet en overproduksjon av cytokiner som fører til betennelse, oppkast, diaré og sjokk.

Noen eksempler på sykdom som forårsakes av superantigentoksiner er matforgiftning som skyldes toksiner fra gule stafylokokker (Staphylococcus aureus), og skarlagensfeber som skyldes toksiner fra streptokokk-artenStreptococcus pyogenes.

Noen viktige bakterier som skiller ut eksotoksiner (giftstoffer)

Bakterie Toksin Effekt
Clostridium botulinum Botulinumtoksin Nevrotoksin, gir slapp paralyse
Clostridium tetani Tetanustoksin Nevrotoksin, gir spastisk paralyse
Clostridium difficile Enterotoksin og cytotoksin Blodig diaré og eventuelt strukturelle endringer i tarmen
Corynebacterium diphteriae Difteritoksin Luftveisinfeksjon og/eller hudinfeksjon
Escherichia coli Enterotoksin og cytotoksin Diaré eller blodig kolitt, hemolyse og nyresvikt
Listeria monocytogenes Listeriolysin Listeriose
Pseudomonas aeruginosa Eksotoksin A Infeksjoner med celleskader
Shigella dysenteriae Shigatoksin Celleskade
Staphylococcus aureus A-toksin og enterotoksin Hemolyse, paralyse av glatt muskulatur eller matforgiftning
Streptococcus pyogenes Streptolysin O og S samt superantigener Hudreaksjoner, brennkopper eller toksisk-sjokk-syndrom
Vibrio cholerae Koleratoksin Diaré
Yersinia enterocolitica Enterotoksin Diaré
Bacillus cereus Enterotoksin

Matforgiftning, væsketap via tarmen

Clostridium perfringens Flere typer cytotoksiske toksiner og enterotoksin

Koldbrann, matforgiftning

Les mer i Store norske leksikon

Kommentarer

Kommentaren din publiseres her. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg